對(duì)高能電池的迫切需求推動(dòng)了電池研究向鋰金屬和固態(tài)方向發(fā)展,而最核心的問題是找到合適的固態(tài)電解質(zhì)(SSE)。到目前為止,研究的電解質(zhì)均有明顯的優(yōu)勢(shì)和致命的弱點(diǎn),這導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃猶豫不決。江蘇大學(xué)周海濤、伍建春、挪威科技大學(xué)De Chen等采用無溶劑工藝制備了一種薄而致密的鋰化聚苯硫醚基固態(tài)隔膜(PPS-SSS),并處于中試階段。圖1 PPS-SSS的設(shè)計(jì)、制備和表征PPS表面功能化以固定陰離子,將Li+轉(zhuǎn)移數(shù)增加至0.8-0.9,并拓寬了電化學(xué)電位窗口(EPW>5.1 V)。實(shí)驗(yàn)顯示,在25°C下,PPS-SSS表現(xiàn)出較高的固有鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和離子電導(dǎo)率(>10-4 S cm-1),以及鋰離子傳輸整流效應(yīng),從而在銅箔上可以2 mA cm-2均勻鍍鋰。圖2 PPS-SSS中鋰離子傳輸和陰離子固定的原理因此,基于有限鍍鋰的銅負(fù)極或無負(fù)極銅箔、高負(fù)載和高電壓正極,采用聚乙烯(PE)保護(hù)的PPS SSS的鋰金屬電池(LMB)提供了高能量和功率密度(>1000 Wh L-1和900 W L-1)、長循環(huán)壽命(>200次)以及高安全性,超過了最先進(jìn)的鋰離子電池。該研究結(jié)果將促進(jìn)鋰金屬電池的實(shí)用化。圖3 鋰金屬電池性能Polyphenylene Sulfide-Based Solid-State Separator for Limited Li Metal Battery. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104365