近日，福建瑞森新材料股份有限公司参与资助、并与厦门大学等高校团队合作完成的研究论文 《Interfacial weak interaction bridges in PVDF-HFP electrolytes via nano-ZrP enable fast charging of solid-state lithium batteries》（中文译名：纳米ZrP在PVDF-HFP电解质中构建界面弱相互作用桥，实现固态锂电池快充）已在英国皇家化学会（RSC）旗舰期刊 《Chemical Science》（《化学科学》） 上发表。论文DOI：10.1039/d6sc05344k。我司资助项目编号 20253160A0606 在论文致谢中列明。

该研究针对固态锂金属电池快充需求，提出了一种低成本、可产业化的二维层状纳米磷酸锆（nano-ZrP）填料改性策略。研究表明，将少量纳米ZrP引入PVDF-HFP基聚合物电解质后，可同时从“结构”和“化学”两个层面提升离子传输与界面稳定性，为高倍率、长寿命固态锂电池提供了新的材料设计思路。

研究背景：固态电池快充卡在哪？

PVDF-HFP基聚合物电解质因离子电导率较高、机械强度好、热稳定性优，被认为是固态锂金属电池的重要候选材料。但在成膜过程中，聚合物基体易发生相分离，阻碍锂离子快速迁移；同时，残留的DMF溶剂会参与Li⁺溶剂化，并在电极表面持续分解，导致SEI反复重建、界面副反应增加、阻抗升高和枝晶生长，最终影响电池循环寿命和快充能力。

创新方案：二维纳米ZrP的“桥接+吸附”双功能

研究团队将二维层状纳米ZrP作为多功能填料引入PVDF-HFP电解质。其核心作用体现在两方面：

结构调控：ZrP纳米片可细化聚合物颗粒尺寸，桥接相邻PVDF-HFP球晶区域，构建连续离子传输通道，降低界面阻抗。

化学调控：ZrP表面富含羟基（-OH）等Lewis酸位点，可优先吸附残留DMF，削弱Li⁺-DMF相互作用；同时与TFSI⁻形成弱相互作用，削弱Li⁺与TFSI⁻之间的库仑吸引，重构Li⁺溶剂化鞘，促进锂离子迁移。

DFT计算显示，ZrP对DMF的吸附能显著高于PVDF-HFP基体，且与TFSI⁻具有较强吸附作用；Raman、⁷Li NMR等结果也证实，ZrP的引入使更多TFSI⁻进入Li⁺溶剂化内层，形成阴离子富集的溶剂化结构，有利于界面稳定。

关键性能：离子电导率与快充能力显著提升

在优化ZrP添加量后，3 wt% ZrP 的复合电解质（L-Zr₃）表现最佳：

室温离子电导率达到 1.4×10⁻³ S cm⁻¹，约为纯PVDF-HFP电解质的2倍；

Li⁺迁移数提升至 0.45，活化能降至 0.092 eV；

电化学窗口超过 4.9 V，临界电流密度达到 1.3 mA cm⁻²；

Li||Li对称电池在 0.1 mA cm⁻² 下稳定循环超过 1400 h，在 0.3 mA cm⁻² 下也保持稳定循环；

Li||LiFePO₄全电池在 5C 高倍率下循环 700圈 后容量保持约 80%，容量约 96.7 mAh g⁻¹，初始容量约 120.9 mAh g⁻¹；

在10C高倍率下仍可输出约 89.4 mAh g⁻¹ 容量；

在Li||NCM811高压电池中，2C下初始放电容量达 146.7 mAh g⁻¹，100圈后容量保持约80%，平均库仑效率高于98.2%。

界面分析进一步表明，ZrP的引入促进了负极和正极表面形成 LiF-rich SEI/CEI，其中SEI呈现“有机外层+LiF富集内层”的梯度结构，可有效抑制副反应和锂枝晶生长。同时，ZrP本身不参与SEI生成，表现出稳定、惰性的功能填料特征，避免了活性填料常见的界面副反应和复杂合成问题。

持续支持产学研合作，推动固态电池材料创新

福建瑞森新材料股份有限公司作为该项目的资助方之一，很荣幸参与并支持这一产学研合作成果。该研究不仅验证了纳米ZrP在聚合物固态电解质中的独特价值，也展示了低成本二维填料在固态电池快充与长寿命方向上的应用潜力。

未来，我司将继续关注新能源材料、固态电池关键材料等前沿方向，加强与高校和科研院所的合作，推动基础研究成果向工程化和产业化应用转化，为下一代高安全、高比能、快充型储能技术贡献力量。

论文信息

论文题目：Interfacial weak interaction bridges in PVDF-HFP electrolytes via nano-ZrP enable fast charging of solid-state lithium batteries

中文译名：纳米ZrP在PVDF-HFP电解质中构建界面弱相互作用桥，实现固态锂电池快充

期刊：Chemical Science（英国皇家化学会）

DOI：10.1039/d6sc05344k

我司资助项目编号：20253160A0606

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Interfacial weak interaction bridges in PVDF-HFP electrolytes via nano-ZrP enable fast charging of solid-state lithium batteries.pdf