可充鋰金屬電池（LMB）因其超高的能量密度和最低的鋰金屬電化學(xué)勢等優(yōu)點而備受關(guān)注。但LMB存在嚴重的鋰枝晶生長問題，除了調(diào)節(jié)Li⁺的分布外，如何實現(xiàn)對陰離子分布的有效調(diào)節(jié)是有效抑制鋰枝晶的關(guān)鍵。

圖1 聚合物電解質(zhì)的設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)

南京郵電大學(xué)賴文勇、王師等從漁網(wǎng)獨特的網(wǎng)眼幾何形狀和可同時增強材料強度和變形性的結(jié)狀纖維結(jié)構(gòu)中獲得啟發(fā)，提出了一種有效的策略，即在聚兩性離子電解質(zhì)中引入新型交聯(lián)劑和彈性聚合物，從而構(gòu)建高強度、超柔性的聚合物電解質(zhì)。

研究顯示，富含-NH的交聯(lián)劑不僅可以在兩性離子和彈性鏈段之間形成化學(xué)交聯(lián)點，還可以形成物理交聯(lián)點，從而使電解質(zhì)具有高強度。

此外，彈性段為電解質(zhì)提供了超強的柔性，大大降低了器件的界面電阻。此外，聚合物的主鏈可以共同調(diào)節(jié)陰離子和Li⁺，實現(xiàn)穩(wěn)定的Li⁺沉積，抑制鋰枝晶的生長。

圖2 離子電導(dǎo)率測試和理論計算

因此，Li||Li對稱電池在30°C下可以0.1 mA h^?1穩(wěn)定循環(huán)5500 h以上。此外，采用制備的聚合物電解質(zhì)的Li/LiFePO₄ (LFP)和Li/LiNi_0.8Co_0.1M_0.1(NCM 811)電池在30°C下的不同倍率條件下均表現(xiàn)出卓越的性能。

總體而言，這項工作為設(shè)計和合成具有陽離子-陰離子協(xié)同調(diào)節(jié)功能的高性能鋰金屬電池電解質(zhì)提供了新的視角。

圖3 全電池性能

In Situ Construction of Zwitterionic Polymer Electrolytes with Synergistic Cation–Anion Regulation Functions for Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307248