近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院（张久俊院士团队）在固态锂金属电池电解质领域发表最新研究成果，相关成果以“Microenvironment Regulation Unlocks High Li⁺Conduction in Polyether Electrolytes for High-Performance Quasi-Solid-State Batteries”为题发表在材料类国际顶级期刊《Advanced Materials》期刊上（影响因子27.4，中科院一区）。

“微环境调控”电解质的设计思路及其锂离子传导机制

固态锂金属电池因其超高能量密度和本质安全性的优势，已成为储能领域的研究前沿（Yun Zheng*, et al.,Adv. Funct. Mater., 2025, e11011.; Yun Zheng*, et al.,Adv. Mater. 2024, 36, 2314120, ESI 1%,高被引论文; Yun Zheng*, et al.,Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2404427）。在众多研究中，聚醚类电解质（PEs）因其优异的锂盐解离能力和与锂金属的良好界面兼容性，受到了广泛关注（Yun Zheng*, et al.,Angew.Chem. Int. Ed., 2025, e202502728; Yun Zheng*, et al.,Angew. Chem. Int. Ed., 2025, e202508857）。然而，传统PEs的关键瓶颈在于其固有的低锂离子（Li⁺）电导率，这主要受限于以下两个关键因素：（1）Li⁺与阴离子的强结合作用，显著降低自由Li⁺浓度；（2）Li⁺与聚合物链中醚氧基团的强配位作用，阻碍Li⁺的高效迁移。现有策略（如聚合物链设计、填料引入及阴离子固定等）难以突破Li⁺与聚合物强耦合导致的高迁移能垒问题，结构改性虽有效但受限于材料本征结构和制备工艺复杂性。相比之下，调控聚合物周围微环境作为简便可行的新路径，尚未被充分探索。

基于此，福州大学郑云教授、张久俊院士团队提出“微环境调控”策略，通过在PEs中引入弱路易斯酸性的锗离子（Ge⁴⁺）位点，成功构建了高性能微环境调控聚醚类聚合物电解质。该策略利用Ge⁴⁺的双重作用：（1）通过对醚氧基团的吸电子效应，削弱Li⁺−聚合物相互作用；（2）锚定阴离子（TFSI⁻）以释放更多游离Li⁺。此外，Ge⁴⁺基材料的自身Li⁺通道进一步提供了直接传输路径。对应锂金属电池表现出优异的稳定快充和长循环寿命的性能。具体看来，所装配的Li||Li对称电池展现出超过2000小时的超长稳定循环；Li||LiFePO₄全电池在5C高倍率下循环2190次后仍保持92.1%的容量与近100%的库伦效率。这项工作通过微环境调控机制为高性能锂金属电池的聚合物电解质设计开辟了新的思路与方向。

我院硕士生汪鸿遥为该论文的第一作者。福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院为第一单位。获得国家自然科学基金外国学者研究基金项目（22250710676）、福建省“闽江学者”奖励支持计划项目、福建省自然科学基金（2024J01261）、福建省中青年教师教育科研项目（JZ230002）、福州大学福州大学贵重仪器设备开放测试基金（2024T010）、福州大学材料科学与工程学院一流学科培优项目的资助。

文章信息：H. Wang, L. Qian,Y. Zheng*, S. Duan, B. Qin, Z. Liu, Z. Li, Q. Ma, Y. Jiang, W. Yan*, J. Zhang*.Microenvironment Regulation Unlocks High Li⁺Conduction in Polyether Electrolytes for High-Performance Quasi-Solid-State Batteries”,Adv. Mater., 2025, e10197.

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202510197