固态聚合物电解质（SPEs）因其高安全性和设计灵活性，被视为下一代高能量密度锂电池的关键材料。然而，其实际应用仍受限于室温离子电导率低、机械性能和电极/电解质界面稳定性不足等挑战。深入理解SPEs中的溶剂化结构是解决这些瓶颈、提升电化学性能的核心。

西南交通大学陈滔博士、清华大学刘韫聪博士和王朝教授在Batteries & Supercaps上发表综述，系统阐述了锂电池SPEs中溶剂化结构的研究进展。文章聚焦溶剂化结构对离子传导、机械性能和界面稳定性的决定性作用，对比了SPEs与液态电解质（LEs）溶剂化结构的本质差异，总结了先进表征技术与理论模拟方法，并重点讨论了通过分子设计优化溶剂化结构以提升SPEs综合性能的策略。该综述为设计高性能SPEs提供了从溶剂化结构入手的独特视角。

作者们首先深入解析了SPEs中溶剂化结构的核心特征（如离子-偶极相互作用主导、溶剂化壳相对刚性）及其与液态电解质的本质差异（介质、动态性、传输机制），奠定了理解其独特电化学行为的基础；其次，详细评述了适用于SPEs溶剂化结构表征的多尺度技术（包括拉曼/红外光谱、固体核磁共振揭示局域配位环境，以及SAXS/SANS/QENS探测介观尺度结构与动态），并强调了分子动力学模拟在可视化结构与预测性能中的关键作用；然后，还重点阐述了溶剂化结构如何决定性影响SPEs的三大关键性能—离子电导率（如紧密/松散溶剂化壳对Li⁺迁移能垒和迁移数的影响）、机械性能（如链段运动性与交联网络的权衡）以及电极/电解质界面稳定性（如弱溶剂化结构促进稳定SEI/CEI形成），并据此归纳了通过聚合物分子设计（官能团调控、拓扑结构、序列控制）、添加剂引入及复合电解质构建等策略优化溶剂化结构以协同提升综合性能的有效途径。最后，作者们认为未来研究还需发展多尺度原位表征技术以动态解析溶剂化行为，结合机器学习优化材料设计，并深入探索溶剂化结构与界面（SEI/CEI）形成的关联，从而推动高性能SPEs的实用化进程。

Solvation Structures in Solid Polymer Electrolytes for Lithium-Based Batteries

Tao Chen, Yuncong Liu, Chao Wang

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202500006