近日，必赢亚洲 必赢亚洲 宽温域高比能固态电池团队在高比能电池领域取得重要进展，系列成果发表于国际知名期刊Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Acta Materialia上。

我院2025级博士生梁伟忠以第一作者在国际知名综述期刊《Chemical Society Reviews》发表题为“Ferroelectric materials in rechargeable batteries”的学术论文，通讯作者为韦伟峰教授、张春晓特聘副研究员等。论文首次构建跨电池化学体系与器件核心组件的铁电储能统一理论框架，从本质上揭示了铁电材料通过可切换自发极化调控离子输运、界面电荷分布及反应热力学与动力学的核心机制，为理解电化学储能中的关键科学问题提供了全新范式。研究系统梳理了铁电材料在正极界面稳定、负极枝晶抑制、隔膜功能化及固态电解质中的前沿进展，并提出面向复杂工况的材料设计准则与发展路径。该工作为突破高能量密度电池在界面稳定性与安全性方面的共性瓶颈提供了重要理论支撑与技术指引，对推动高安全、长寿命储能体系的工程化与产业化具有深远意义。

原文链接：//doi.org/10.1039/D6CS00069J

图1. 铁电材料在二次电池中应用的设计原则

我院2021级博士研究生林佳琳以第一作者身份在国际知名期刊《Advanced Materials》发表学术论文“Reactivity-Driven Metal-Adaptive Interphases for Dendrite-Free, High-Rate Alkali Metal Anodes”，通讯作者为韦伟峰教授、张春晓特聘副研究员等。该文提出了一种反应活性驱动的金属自适应界面构筑策略，利用二异丙氧基双乙酰乙酸乙酯钛酸酯（DPBT）与锂/钠金属反应活性的差异，实现了锂、钠金属负极表面固态电解质界面（SEI）的差异化重构。研究发现，锂金属较温和的反应活性有利于形成低孔隙率、高模量的致密 TiO₂基界面层，从而有效抑制枝晶生长；而钠金属较高的反应活性则诱导形成高孔隙率的三维多孔网络界面，兼顾体积应变缓冲与界面离子传输。基于该策略，改性后的锂金属软包电池在 456.8 Wh kg⁻¹ 条件下循环 200 圈后容量保持率达 89.3%，并实现 11.1 Ah、550.2 Wh kg⁻¹ 高能量密度电池稳定运行。该工作突破了传统“一刀切”式 SEI 设计思路，为面向不同碱金属负极的自适应界面工程提供了新策略，对发展高能量密度、高倍率锂/钠金属电池具有重要意义。

原文链接：//doi.org/10.1002/adma.202518151

图2.利用 DPBT改性锂/钠金属所形成的界面分析。

我院2021级博士研究生林佳琳以第一作者身份在国际知名期刊《ACS Energy Letters》发表学术论文“Heterogeneous Cations Enable Crystallographic Regulation of Na Deposition toward Dendrite-Free Sodium Metal Batteries”，通讯作者为韦伟峰教授、张春晓特聘副研究员等。该文提出异质阳离子诱导的钠沉积晶面调控策略，通过在凝胶聚合物电解质中引入多功能 Rb₂CO₃ 添加剂，实现对钠金属沉积取向、界面离子通量和溶剂化结构的协同调控。研究表明，Rb⁺可基于几何匹配和表面能各向异性优先吸附于 Na(200) 晶面，形成静电屏蔽层并引导钠沉积向最密排 Na(110) 晶面转变，从而将垂直枝晶生长转化为致密平面沉积；同时，Rb⁺参与竞争溶剂化过程，削弱 Na⁺-溶剂相互作用并降低 Na⁺ 去溶剂化势垒。得益于晶面调控与界面化学优化的协同作用，Na₃V₂(PO₄)₃||GPE+R||Na 电池在 5 C 条件下循环 4000 圈后容量保持率达 96.2%，平均库伦效率为 99.6%；NFM||GPE+R||Na 准固态软包电池也展现出良好的循环稳定性和机械柔性。该研究从晶体学层面揭示并调控钠金属沉积行为，为构筑无枝晶钠金属负极及发展高安全、高能量密度准固态钠金属电池提供了新的设计思路。

原文链接：//doi.org/10.1021/acsenergylett.5c04001

图3 Rb⁺在钠金属表面的吸附作用机制分析

我院2023级硕士研究生彭紫瑜以第一作者身份在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表学术论文“Fluorine Sustained-Release Gel Polymer Electrolytes for High-Energy-Density and Wide-Temperature Solid-State Lithium Batteries”，通讯作者为韦伟峰教授、张春晓特聘副研究员等。该文提出了一种分子工程化交联剂（五氟苯丙烯酸酯，PFPA），通过序贯式氟释放实现CEI/SEI的快速自修复，并构建长期稳定的电极-电解质界面。这种持续释放机制确保了官能团的有效持续时间大大延长，电池系统的稳定性显著提高。基于此，采用改性电解质的电池在高截止电压（~4.7 V）和宽温域（-20~70°C）条件下展现出优异的电化学性能。该体系在高容量（11.1 Ah）、高能量密度（544.3 Wh kg⁻¹）软包电池中的工业可行性也得到了进一步验证。该研究为开发多体系兼容的凝胶聚合物电解质，特别是在复杂苛刻运行环境中的应用提供了一条新颖且极具前景的路径。

原文链接：//doi.org/10.1002/anie.202522407

图4 基于PFPA基固态电解质的软包电池电化学性能图

我院2023级硕士研究生徐士杰以第一作者身份在国际知名期刊《Acta materialia》发表学术论文“Atomically topological interlocking enables near-zero-strain lithium-rich manganese-based oxide cathodes”，通讯作者为韦伟峰教授、张春晓特聘副研究员等。针对富锂材料循环过程中严重的电压衰减与结构退化这一难题，团队提出一种原子拓扑互锁掺杂策略，将W/Sc分别选择性掺入过渡金属层和锂层，并结合原位形成的岩盐相@层状相干界面，协同解决了体相与界面稳定性问题，实现了循环近乎零应变。改性材料的首效达90.16%，循环300次容量保持率为90.15%；石墨软包电池在1C/2C条件下循环1000次，每周期电压降仅0.145 mV，容量保持81.07%。该策略为开发高稳定、长寿命的富锂正极材料提供了全新设计思路，有助于推动高能量密度锂离子电池的进一步商业化应用。

原文链接：//doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122156

图5 W/Sc共掺杂构建原子级拓扑互锁结构示意图

作者：张春晓

（一审：李卉淼 二审：韦伟峰 三审：刘彬）