固態(tài)電解質(zhì)（SSEs）是全固態(tài)鋰金屬電池的基本材料。然而，具有高離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口和高熱穩(wěn)定性的綜合性固態(tài)電解質(zhì)仍未問世。

圖1. 雙相SSE的構(gòu)建及表征

東北師范大學(xué)劉玉龍、謝海明、加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士等通過原位熱交聯(lián)2-乙基氰基丙烯酸酯(CA)、聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯 (PEGMEA)、琥珀腈(SN)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加劑，開發(fā)出了一種具有形狀記憶效應(yīng)的新型雙相SSE。通過采用兩步混合法，塑料晶體電解質(zhì)（PCE）可以均勻地分散在聚合物基體中，從而建立起連續(xù)的三維通道，實(shí)現(xiàn)高效的鋰傳輸。

因此，在良好的彈性體/PCE體積比（1:1）條件下，該電解質(zhì)表現(xiàn)出較高的室溫離子電導(dǎo)率（1.9 mS cm^-1）。此外，所設(shè)計(jì)的雙相電解質(zhì)還具有形狀記憶功能，在受到溫度等外部刺激引發(fā)短暫變形后，可恢復(fù)其形狀。

圖2.?半電池性能

結(jié)果，采用CA-PEGMEA-SN電解質(zhì)的鋰/鋰對稱電池在0.1 mA cm^-2電流下可穩(wěn)定運(yùn)行1600小時(shí)，臨界電流密度為0.5 mA cm^-2。使用CA-PEGMEA-SN的高壓 LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM 811)//Li全電池在12 mg cm^-2的高負(fù)載和4.5 V的截止電壓下實(shí)現(xiàn)了高界面穩(wěn)定性。

此外，基于該電解質(zhì)的的鋰金屬電池在-2至50℃的寬溫度范圍內(nèi)顯示出良好的倍率能力和循環(huán)可逆性。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了雙相固態(tài)電解質(zhì)作為高性能固態(tài)電池材料的潛力，它具有更高的安全性、穩(wěn)定性和多功能性。

圖3.?全電池性能

Ultra-Thin and High-Voltage-Stable Bi-phasic Solid Polymer Electrolytes for High-Energy-Density Li Metal Batteries. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109054