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随着新能源汽车与新型储能的快速发展，市场对兼具高比能与高安全性的下一代电池体系提出了更高要求，全固态电池被普遍认为是极具前景的技术方向。其中以卤化物、硫化物为代表的无机固体电解质拥有较高的离子电导率，但由于这类材料与有机分子之间相容稳定性不足，通常仅被用于纯无机材料体系。聚合物-无机物复合固态电解质技术路线被认为可以提供更优可靠性、更低工作压力，具有更快的产业化前景。在这类电池材料体系设计中，兼顾较高离子电导率的同时保证有机-无机界面的稳定可靠性是重要课题。

近日，针对上述难题，清陶能源研发团队首创性地提出了卤化物基协同复合正极的概念，开发了适配于卤化物基固态电池的全氟聚醚类正极成膜添加剂（PFE）。在复合正极中，通过构建稳定且具备离子传导能力的正极电解质界面层（CEI），显著改善了颗粒间的界面接触和离子传输，从而显著提升了电池的容量发挥、倍率性能及循环稳定性。相关研究成果以“A New Route to High-Performance Halide-Based Solid-State Batteries: Perfluoropolyether Enables Ion Transport Expansion and Interfacial Protection”为题，于4月20日在线发表于《Advanced Energy Materials》期刊（2025年影响因子为26）。

在该研究中，研究团队系统评估了多种有机分子与卤化物固态电解质Li1.75ZrCl4.75O0.5（LZCO）的化学兼容性，传统有机分子添加剂与卤化物往往会发生反应导致电解质结构破坏和离子电导下降，而PFE则表现出优异的化学稳定性。此外，PFE还兼具低挥发性、高润湿性和本征不可燃等特点，更适配于固态电池干法电极工艺同时可以维持全固态电池的本征安全性。PFE的引入会与循环中脱嵌Li+发生反应，在正极界面形成一层由聚氟醚和LiF共同构成的有机-无机复合的CEI。该CEI可将颗粒间的点接触转化为更连续的面接触，从而拓展Li+传输通路，激活原本因接触不良而难以充分参与反应的正极颗粒，同时有效抑制界面副反应和正极结构退化。基于PFE对于界面的修饰作用，固态电池的电化学性能显著提升，展现出更高的容量发挥以及倍率性能。在0.5 C条件下循环1500圈后，引入PFE的电池的容量保持率仍可达到83%。进一步研究表明，PFE衍生的CEI不仅能够提升界面离子传输动力学，还能有效抑制卤化物固态电解质氧化、正极材料的释氧、表面岩盐相重构、Li/Ni混排以及颗粒开裂等失效过程。在软包全固态电池中，加入PFE后，电池在0.1 C下的300圈后的容量保持率由62.3%提升至88.0%，展现出了良好的实际应用潜力。

该研究首次系统评估了卤化物电解质与有机分子的化学兼容性，并成功设计并筛选出有效的成膜添加剂，为卤化物基全固态电池的界面改善策略提供了全新思路，具有较高的学术和商业化应用价值。

清陶能源与景德镇陶瓷大学材料学院联合培养的2023级硕士研究生黄卿为论文第一作者，清陶能源李峥博士、张雪博士、景德镇陶瓷大学材料学院田传进副教授、东南大学胡林峰教授为论文共同通讯作者。论文重要合作者还包括南京理工大学许冰清副教授。研究得到国家自然科学基金等项目资助。