构建固态锂氧电池（SSLOB）有望解决具有挥发性和易燃有机液体电解质的锂氧电池（LOB）面临的安全性和稳定性瓶颈。然而，由于固体电解质的离子电导率差、界面电阻大及正极的反应位点有限，高性能SSLOBs的实现充满了挑战。
在此，中科院长春应化所张新波研究员等人提出了一种新的设计理念，即使用 3D SiO2纳米纤维（NFs）膜作为支撑框架来构建用于SSLOBs的柔性一体化正极-电解质结构（ICES）。在这种配置中，自支撑式3D SiO2 NFs框架是关键组件，其不仅作为连接复合固态电解质（CSE）和正极的桥梁，还充当3D陶瓷填料和多孔正极支撑以增加固体聚合物电解质的离子电导率和正极中的反应位点。
此外，与以往SSLOB中传统的独立式正极和电解质结构不同，所设计的一体式结构中的CSE和正极共享相同的框架并相互互连，从而降低了界面电阻且具有小的电池极化。重要的是，一体式结构的CSE侧还可以确保其与锂金属负极的牢固接触及抑制锂枝晶生长的能力。
作为实验验证，作者基于一体化ICE组装了SSLOB，还组装了具有分离的CSE膜和碳纸基正极（CPBC）的非集成SSLOB以进行比较。其中，具有高放电电压的基于ICES的SSLOB表现出9220 mAh g-1的大放电容量，是基于CPBC的SSLOB的两倍多，这主要归因于ICES的低界面阻抗和丰富的反应位点。
此外，基于ICES的SSLOB可在500 mA g-1时以1000 mAh g-1的有限容量稳定运行多达145个循环，而基于CPBC的电池只能运行50个循环。重要的是，组装的软包SSLOB在实际应用中还具有出色的柔性和安全性，可在平面、对角折叠、弯曲和缠绕状态下为红色发光二极管灯供电。总之，该工作为高性能、柔性、安全SSLOB的设计和开发提供了新的理念和方向。
图2. 基于ICES的SSLOBs在60 °C下的电化学性能
Three Birds with One Stone: An Integrated Cathode-Electrolyte Structure for High-Performance Solid-State Lithium-Oxygen Batteries, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107833
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