摘要：2025年1月23日，华中科技大学许恒辉教授、黄云辉教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Ion bridging enables high-voltage polyether electrolytes for quasi-so
聚醚电解质因其与锂金属的良好兼容性而被广泛认可，但它们受到固有低氧化阈值的阻碍，限制了它们实现高能锂（Li）金属电池的潜力。
2025年1月23日，华中科技大学许恒辉教授、黄云辉教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Ion bridging enables high-voltage polyether electrolytes for quasi-solid-state batteries》的研究论文，侯添壹为论文第一作者，许恒辉教授、黄云辉教授为论文共同通讯作者。
许恒辉，华中科技大学材料科学与工程学院教授，教育部青年长江学者。2010年本科毕业于武汉理工大学，2015年博士毕业于华中科技大学。2015-2020年在美国德克萨斯大学奥斯汀分校从事博士后研究，合作导师：John B. Goodenough教授（2019年诺贝尔化学奖获得者）。2020年加入华中科技大学担任教授。
许恒辉教授的研究方向为固态电池、智能安全电池，在固态锂电池领域取得了一系列学术成果：已发表SCI论文80余篇，论文总被引8000余次，其中近五年，以第一/通讯作者身份发表了Proc. Natl. Acad. Sci.、Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.和Nano Lett.等文章。
黄云辉，华中科技大学材料科学与工程学院教授，国家杰青（2008），教育部“长江学者”特聘教授（2009）。1988年、1991年、2000年本硕博毕业于北京大学。1991-1997年在南昌航空大学任职，2000-2002年在北京大学从事博士后研究，2002-2004年在东京工业大学（日本）担任JSPS特别研究员（学术振兴会），2002-2005年在复旦大学任副教授，2004-2007年在德克萨斯大学奥斯汀分校（美国）任博士后研究员，2008年加入华中科技大学。
黄云辉教授的研究方向为车用新能源关键材料与技术；固体氧化物燃料电池；下一代电池关键材料与技术；锂离子动力与储能电池。
在本文中，作者报告了一种涉及非锂金属离子和醚氧之间桥接的通用方法，该方法显著增强了各种聚醚电解质系统的氧化稳定性。
为证明离子桥接策略的可行性，作者制备了超过5 V扩展电化学稳定性窗口的Zn2+离子桥式聚醚电解质（Zn-ibpe），其在4.5 V Li||LiCoO2电池中具有良好的可循环性。
含有Zn-IBPE的安培小时级准固态电池表现出优异的电化学性能，这得益于良好的界面稳定性。如SiO-石墨||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（10 Ah，N/P比为1.12，基于软包电池总重量，在0.1 C时的能量密度为303 Wh kg-1）和60 μm厚的Li||LiNi0.9Mn0.05Co0.05O2（18 Ah，N/P比为2.5，基于软包电池总重量，在0.33 C时的能量密度为452 Wh kg-1）软包电池在Zn-IBPE中展现了提升的电化学性能。
通过锌离子电池正极材料（Zn-IBPE）的钉扎穿透测试，证明了其在4 Ah石墨||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2软包电池中实现了高安全性，且没有燃烧或烟雾。
本工作提供了一种设计高压聚合物电解质的途径和用于实现高性能准固态电池的通用解决方案。
图1：离子桥接策略与聚醚电解质的电化学稳定性
图2：Zn-IBPE与锂金属的电化学稳定性
图3：Zn-IBPE的氧化稳定性研究
图4：高电压Li||LCO电池的电化学性能
图5：正极-电解质界面分析
图6：Zn-IBPE在准固态电池中的实用性和安全性
综上，作者提出了一种通过非锂金属离子（如Zn2+）桥接聚醚电解质中的醚氧，从而显著提高聚醚电解质氧化稳定性的通用方法。研究团队以Zn2+桥接的聚醚电解质（Zn-IBPE）为例，展示了其在高电压锂金属电池中的应用潜力。
该研究通过离子桥接策略，解决了聚醚电解质在高电压下的氧化稳定性问题，为设计高性能准固态电池提供了新的思路和方法。这一成果不仅提升了锂金属电池的循环寿命和安全性，还为高能量密度电池的实用化奠定了基础。
Zn-IBPE电解质展现出良好的通用性和实用性，适用于多种电池体系，包括高镍三元正极（NMC）和硅氧-石墨负极的锂离子电池，以及锂金属电池。其优异的性能和安全性使其在电动汽车、便携式电子设备等领域的应用前景广阔，有望推动高能量密度电池技术的发展和商业化。
Hou, T., Wang, D., Jiang, B. et al. Ion bridging enables high-voltage polyether electrolytes for quasi-solid-state batteries. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56324-9.
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