杨槐/张兰英/胡威AEM：无隔膜原位双固化固态聚合物电解质实现超稳定锂金属电池

对于全固态锂离子电池而言，固态聚合物电解质（SPE）应具有高离子传导性，并与所有电池组件保持界面接触。然而，由于使用了惰性和非离子传导性隔膜，常用的原位隔膜辅助方法降低了离子传导性。

图1 DC-SPE的合成示意

北京大学杨槐、张兰英、北京科技大学胡威等报告了一种简便的无隔膜双重固化策略，该策略结合了电池外部的紫外固化和电池内部的热固化，其中第二次热聚合过程在不牺牲离子导电性的情况下改善了界面特性。

具体而言，富醚丙烯酸酯单体的预紫外固化可在形成自立膜的同时提供基本的离子导电性，而随后电池内乙烯基碳酸乙烯酯（VEC）的原位热固化则可在电池装配应力的作用下，通过 VEC 对电极的润湿效应改善界面性能。

图2 DC-SPE的电化学性能

因此，由此产生的 DC-SPE 具有高离子电导率（25℃时为0.3 mS cm^-1）、宽电化学稳定性窗口（4.64 V vs Li/Li⁺）和更好的界面特性。原位形成的 DC-SPE 能有效抑制锂枝晶的生长，并在高电流密度下实现稳定的对称锂电池循环性能（在 0.2 mA cm^-2 和 0.2 mAh cm^-2 条件下超过 700 小时）。

此外，含有 LiFePO₄ 的全固态锂金属电池（LMB）在 40℃、1C 倍率下表现出高库仑效率（>99.93%）和超稳定循环稳定性（900 次循环）。双固化策略提供了一种全新的原位处理方法，避免了使用昂贵的惰性隔膜，可广泛应用于全固态锂金属电池的开发。

图3 全固态电池性能

Separator-Free In Situ Dual-Curing Solid Polymer Electrolytes with Enhanced Interfacial Contact for Achieving Ultrastable Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301470

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