邓永红/常建EnSM: 用于柔性全固态锂电池的超薄交联网络聚合物电解质的集成设计

全固态锂电池（ASSLBs）因其高能量密度和可靠的安全性而成为柔性和可穿戴电子产品的有前途的电源。然而，目前用于柔性ASSLB的固态聚合物电解质（SPE）仍面临着几个尚未解决的挑战，包括室温下的低离子电导率、大的界面电阻和潜在的枝晶诱导的安全问题等。

在此，南方科技大学邓永红研究员、常建副研究员等人报道了一种超薄交联SPE的新颖设计，该电解质在室温（RT）下具有高离子电导率、高机械强度和用于柔性ASSLB的快速界面电荷传输。具体而言，该SPE是通过1, 3-二氧戊环（DOL）和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TTE）在含硝酸锂的中孔聚合物（LP）基底中一步原位交联聚合合成的。

研究表明，三维交联聚合物网络使复合SPE具有3.0×10^-4 S cm^-1的高RT离子电导率、更好的氧化稳定性和增强的机械柔韧性。此外，LP基底可以促进固相外延两侧Li₃N/LiF杂化界面层的形成，从而实现均匀的离子传输和锂沉积。

图1. 复合SPE的电化学性能

因此，得到的Li/SPE/Li对称电池以50 mV的极小过电位实现了2000小时的可逆稳定循环。与液体和凝胶聚合物电解质相比，组装的ASSLB 在2000次弯曲循环（弯曲半径为5 mm）期间表现出高容量保持率（>90%）、小电压波动（<50 mV）和高安全性。

超薄交联SPE有望用于柔性ASSLB的环境条件运行，从而实现实际的可穿戴应用，并且该设计原理也适用于其他金属电池，如钠金属电池和锌金属电池等。总之，这项工作为设计具有高离子电导率、优异的界面相容性和高机械稳定性的高柔性ASSLB的超薄固态电解质提供了一条有前景的途径。

图2. 柔性ASSLB的机械稳定性和电化学性能

Integrated Design of Ultrathin Crosslinked Network Polymer Electrolytes for Flexible and Stable All-Solid-State Lithium Batteries, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.035

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