采用凝膠聚合物電解質(zhì)的固態(tài)鋰硫（Li-S）電池已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，因?yàn)榕c液態(tài)電解質(zhì)相比，其安全性更高，與陶瓷電解質(zhì)相比，其界面電阻更低。然而，除了其不盡人意的鋰離子傳導(dǎo)性和相對(duì)較低的機(jī)械強(qiáng)度外，凝膠聚合物電解質(zhì)中不可避免的多硫化物穿梭現(xiàn)象仍然限制了其發(fā)展。

清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院周光敏等設(shè)計(jì)了一種聚環(huán)氧乙烷-聚丙烯腈（PEO-PAN）共聚物膜電解質(zhì)，其中PAN纖維既是填充劑又是交聯(lián)劑。

圖1. EO-PAN-LiTFSI膜電解質(zhì)的制備和表征

具體而言，這項(xiàng)工作通過將PEO/LiTFSI滲透到PAN纖維網(wǎng)絡(luò)中，制備了一種具有高機(jī)械強(qiáng)度和改善離子傳導(dǎo)性的聚合物電解質(zhì)膜。這種電解質(zhì)結(jié)合了PAN纖維填充物和PEO-PAN交聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生了高離子傳導(dǎo)性和高鋰鹽解離能力。PEO中的醚基和PAN中的氰基之間的反應(yīng)被確認(rèn)為交聯(lián)機(jī)制。此外，PEO-PAN-LiTFSI電解質(zhì)對(duì)多硫化物有較強(qiáng)的吸附作用，抑制了穿梭效應(yīng)，減少了容量衰減，這一點(diǎn)在理論計(jì)算中得到了驗(yàn)證。

圖2. 扣式Li-S電池的電化學(xué)性能

因此，受益于上述優(yōu)勢(shì)，當(dāng)PEO-PAN-LiTFSI電解質(zhì)用于Li-S扣式電池時(shí)，獲得了良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率能力。當(dāng)用于軟包電池時(shí)，PEO-PAN-LiTFSI在彎曲的情況下與正負(fù)極均能保持良好的接觸，在彎曲1000次后仍能保持96%以上的容量。

總之，這項(xiàng)工作為開發(fā)新型交聯(lián)凝膠電解質(zhì)提供了理論基礎(chǔ)，并為解決固態(tài)Li-S電池中的多硫化物穿梭問題提出了新的方法。

圖3. PEO-PAN-LiTFSI基柔性Li-S軟包電池性能

Crosslinked Nanofiber-Reinforced Solid-State Electrolytes with Polysulfide Fixation Effect Towards High Safety Flexible Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI：10.1002/adfm.202203272