聚合物复合电解质（PCEs）在提升电池安全性、稳定性和能量密度方面具有显著优势，是实现高能量密度储能系统的关键材料之一。然而，PCEs在实际应用中仍面临严峻的界面挑战，尤其是在高电压或高能量密度体系中，界面不稳定、副反应频发及界面相容性差等问题更为突出，严重制约了离子传导效率与电池整体性能。因此，系统分析高能量密度条件下的关键技术瓶颈，并提出针对性解决方案，对推动下一代储能系统发展具有重要意义。尽管已有策略在改善界面性能方面取得了一定成效，但其在高能量密度电池体系中的适用性仍有待进一步验证。
针对上述挑战，北京大学深圳研究生院金沙赌场
潘锋教授团队系统研究了固态电池中多尺度界面性能的调控机理与策略：提出了基于界面结构设计实现载流子选择性传输的理论框架（Adv. Mater. 2024, 36, 2407923）；通过深入解析填料-聚合物界面相互作用机制，提出了“体相活性填料”与“表面活性填料”的分类策略（Small 2023, 19, 2305326）；开发了Li3AlF6等高电压稳定涂层技术，有效抑制了LiCoO2与PEO界面间的化学副反应和结构退化（Nano-Micro Lett. 2022, 14, 191）；通过引入刚性无机填料和有机交联网络，显著增强了电解质的抗枝晶能力与力学强度（Chem. Commun. 2022, 58, 8182）；此外，通过运用表面缺陷工程，在LLZTO陶瓷颗粒中构建氧空位（OV-LLZTO），作为PEO链的有效锚定点，大幅提升了聚合物-陶瓷界面结合强度（Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2210845）。上述研究不仅深化了对高性能复合固态电解质界面结构的理解，也为高能量密度、高安全性全固态锂电池的实际应用提供了关键的材料设计原则与技术路径。
近日，潘锋教授与深圳大学胡江涛副教授（原潘锋教授博士生）等合作团队，系统综述了聚合物复合电解质在高能量密度固态电池中所面临的关键界面问题，深入剖析了离子传输机理、正负极界面稳定性及副反应控制等核心难点，并提出了创新性的优化策略与未来研究方向。文章不仅梳理了过去几十年该领域的研究进展，还展望了新型填料开发、人工智能辅助设计以及规模化制备等前沿趋势，为推动下一代高安全性、高能量密度储能体系的开发奠定了理论与技术基础。该研究成果不仅为固态电池的基础研究与工程应用提供了重要参考，也将为新能源汽车、航空航天及可再生能源等战略性产业的发展提供有力支撑。
相关研究成果以“Interface Engineering and Optimization Strategies for High-Energy-Density Batteries Based on Polymer Composite Electrolytes”为题，发表于国际著名学术期刊《先进材料》（Advanced Materials, doi.org/10.1002/adma.202504186）。
聚合物复合电解质（PCEs）改性方法总结图
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潘锋教授与深圳大学任祥忠教授、张黔玲教授、胡江涛副教授的共同指导下完成。研究获得了国家自然科学基金、深圳市科技计划、广东省教育厅项目、湘江实验室项目和物质基因组大科学设施平台重大科技基础设施项目的支持。
