在过去三十年中，锂离子电池已广泛应用于不同的储能系统。但是锂离子电池使用有机液体电解质，有可能产生泄漏和燃烧等安全问题。用固体电解质代替液体电解质有望解决其安全问题。同时，将固体电解质应用于高压正极材料和高容量锂金属负极匹配，组成固态锂电池，具有更高的能量密度，从而满足储能系统对电池能量密度日益增长的需求。在所有基于过渡金属氧化物的正极材料中，富锂层状氧化物材料具有许多优点，如高比容量、低成本和环境友好。然而，在其首圈充电过程中Li₂MnO₃独特的活化阶段会导致材料层状结构向尖晶石结构的转变，导致电压滞后、电压衰减以及较差的循环和倍率性能等一系列问题。

针对上述问题，学院张文魁教授团队设计制备了耐高压氟代聚合物电解质（FTPE），与富锂锰高压正极和金属锂负极匹配，组成高能量密度固态锂电池。借助密度泛函理论计算和分子动力学模拟指导电解质体系的分子设计，进一步调控锂离子的溶剂化结构，构建了稳定的富LiF的电极电解质界面。此外，通过原位电化学阻抗谱揭示了富LiF电极电解质界面的演变模式，并结合球差矫正透射电子显微镜观察了富锂锰正极材料表面的原子级图像，验证了富LiF电极电解质界面对富锂锰材料的保护作用，可以有效抑制表面层状结构到尖晶石结构的相转变。该电池在0.5C充放电倍率下循环200次仍有80%以上的容量保持率，为高稳定性固态锂电池的开发提供了实验基础。

电解质分子体系的密度泛函理论计算及分子动力学模拟，富LiF界面的原位电化学阻抗谱，以及材料表面微结构

相关成果以“Stable LiF-Rich Electrode–Electrolyte Interface toward High-Voltage and High-Energy-Density Lithium Metal Solid Batteries”为题，于2023年3月15日在线发表于国际期刊Small（DOI: 10.1002/smll.202300494）。浙江工业大学为第一单位和唯一通讯单位，学院张文魁教授、张俊教授为论文共同通讯作者，学院博士研究生杨天奇为论文第一作者。该工作得到国家自然科学基金（U20A20253, 21972127,52073252,  22279116），浙江省自然科学基金（LR20E020002，LD22E020006），浙江省高层次人才特殊支持计划（2020R51004）和浙江省属高校基本科研业务费（RF-C2022008）的支持。

Wiley旗下《Small》杂志自从2005年创刊以来，一直致力于发表和传播涉及微米和纳米材料的研究成果。近年来Small杂志的影响力与声誉年年攀升，最新影响因子为15.153，是许多纳米、微观尺度领域研究人员的首选期刊。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202300494

张文魁，浙江工业大学教授、博士生导师，材料学院新能源材料与技术研究所所长，入选浙江省万人计划杰出人才。长期从事电化学储能材料及电池产业化技术研究，主持和参与国家自然科学基金、“863”项目、浙江省科技计划、企业合作等项目30余项。在国际知名期刊发表学术论文200余篇，获得国家发明专利授权30余项，省部级科技奖励3项。

张俊，浙江工业大学教授、博士生导师。主要从事固态锂电池材料研究，主持国家自然科学基金3项、浙江省杰出青年基金1项；发表论文100余篇，被引用次数超过12000次，h因子62；授权国家发明专利10余项，获浙江省自然科学二等奖1项。