封面说明

       该封面以锂电池为主体，内部由红蓝两色的不同聚合物与绿色的离子填充，展示该电池内部组分是固态聚合物电解质。四周发光的闪电意味着固态聚合物电解质的应用有望提升电池的能量密度从而释放更大的能量。背景采用象征人类智慧结晶的芯片作为衬托，芯片四周闪耀的灯光预示着固态电池的发展能够进一步支撑并推动人类科技发展与文明进步。

文章亮点

       固态聚合物电解质(SPE)有望助力实现兼具高能量密度与安全性的全固态电池。该专论从新近报道的固态聚合物电解质切入，结合其具体应用表现，总结了当前主流的SPE设计策略，包括多维拓扑结构设计、阴离子锚定策略、聚合物氟化工程、弱溶剂化主链构筑及其他创新性设计理念，阐明了SPE材料结构与性能的紧密关联。最后，该综述还对如何设计更安全、电化学性能更优异的SPE进行了展望。

文章背景

     具备高能量密度和安全性的全固态电池技术已成为下一代先进储能体系的核心发展方向。传统锂离子电池受限于石墨负极的低理论比容量(372 mAh·g⁻¹)，其能量密度已逐渐开发至理论极限(300 Wh·kg⁻¹)，而采用锂金属直接作为负极材料具有颠覆性的潜力，有望开发能量密度超过500 Wh·kg⁻¹的锂金属电池，因此被学术界誉为下一代储能技术的“圣杯”。然而，锂金属的高反应活性仍然会导致诸多问题，例如锂枝晶的无序生长、长循环过程中“死锂”的形成、容量不可逆的衰减以及同样难以解决的安全性问题。固态聚合物电解质(SPE)因其轻质化特征、成本效益优势、优异加工性能、本质阻燃与抗枝晶特性，展现出替代传统液态电解质实现规模化商业应用的潜力。然而，传统商业化SPE受限于其固有电化学性能缺陷，已难以适配当前高能量密度电池体系对电解质材料的严苛性能要求。尽管通过杂化改性、共混优化、掺杂调控等物理工艺制备的凝胶电解质及无机复合电解质可部分满足现有锂金属电池的应用需求，但开发兼具本征高离子电导率与宽电化学窗口的SPE仍是当前储能材料领域的关键科学命题。

文章概述

     先进SPE通常需要具备多方面的综合性能，包括室温高离子电导率、良好的机械柔韧性、宽电化学窗口以及高锂离子迁移数等。为了开发具备上述特性的SPE，研究者们提出了多种设计策略(图1)。例如：通过设计拓扑结构引入密集丰富的官能团，不仅可以为锂盐提供更多的络合位点，并且其抑制结晶的分子构型与高运动性链段能够协同提升离子传输效率；或者通过改性聚合的方式将阴离子固定在聚合物主链上，利用阴离子锚定策略则可以显著提高锂离子迁移数；设计含氟聚合物体系，利用氟原子的强电负性与稳定化学键合作用，能够显著拓宽电解质的电化学窗口并增强其电化学稳定性。除此之外，还有很多新型SPE被广泛研究并报道。

     在本综述中，作者简单总结了近年来报道的新型SPE的最新研究进展，并系统地整理分类了它们的设计思路与策略。综述内容主要涵盖5个方面：多维拓扑结构的设计、阴离子锚定策略、聚合物氟化工程、弱溶剂化主链构筑、以及其它创新性工作，并列举了这些设计策略在电池循环性能上的具体表现。最后，本文对SPE领域中存在的机遇与挑战进行了展望。

图1 新型固态聚合物电解质的设计策略示意图，包括多维拓扑结构的设计、阴离子锚定策略、聚合物氟化工程、弱溶剂化主链构筑

     本文为明日之星特约稿，以专论形式在《高分子学报》2025年第10期印刷出版，通信联系人为华南理工大学岳衎教授和郭子豪副教授。欢迎大家关注阅读！

作者简介

岳衎，华南理工大学前沿软物质学院华南软物质科学与技术高等研究院长聘教授、博士生导师。2008年本科毕业于北京大学元培学院，2013年博士毕业于美国阿克伦大学高分子科学与工程学院，之后在阿克伦大学和哈佛大学医学院布莱根妇女医院从事博士后研究；2017年1月入职华南理工大学开展独立教学研究工作。主要研究领域为功能性高分子弹性体与凝胶材料的设计、开发及应用。目前已在国际主流期刊发表SCI论文100余篇，主持2项国家自然科学基金委面上项目和1项重大研究计划培育项目，以及其他10余项省部级项目和企业技术开发项目等。曾获华南理工大学本科生教学优秀奖(2020年度)等奖励。

郭子豪，男，1986年生。华南理工大学前沿软物质学院副教授、博士生导师。2008年于南开大学化学学院获学士学位，2013年于北京大学化学与分子工程学院获博士学位(导师：裴坚教授)。2014~2016年，在美国德州农工大学化学系从事博士后研究工作(合作导师：Lei Fang 教授)，2016~2018年在美国耶鲁大学环境与化工学院从事博士后研究工作(合作导师：Mingjiang Zhong 教授)。2018年入职华南理工大学前沿软物质学院，主要从事共轭聚合物设计、合成及应用和锂电池固态电解质材料的研究。

引用本文：

固态聚合物电解质的最新研究进展

罗川, 胡利华, 宁春棚, 岳衎, 郭子豪 .高分子学报, 2025, 56(7), 1203-1214Recent advances in solid-state polymer electrolytes.Luo, C.; Hu, L. H.; Ning, C. P.; Yue, K.; Guo, Z. H. Acta Polymerica Sinica, 2025, 2025, 56(7), 1203-1214doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25106