利用氟化固體聚合物電解質(zhì)(SPE)在Li金屬表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)，可以調(diào)節(jié)Li在循環(huán)過程中的沉積行為，是一種很有前途的策略。然而，過量氟化單體的原位聚合反應(yīng)動力學(xué)較弱，聚合度較低。

在此，北京大學(xué)楊槐團(tuán)隊(duì)提出并通過紫外固化合成了具有熔噴布增強(qiáng)部分氟化SPE。由于熔噴布增強(qiáng)的機(jī)械性能和部分氟化策略優(yōu)化的電化學(xué)性能，使得部分氟化熔噴布增強(qiáng) SPE (PFMC-SPE) 的性能顯著提高。PFMC-SPE 具有優(yōu)異的室溫離子電導(dǎo)率 (1.0 mS cm) 和寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口（高達(dá) 5 V）。

此外，Li//LiFePO₄電池可以在1.0 C倍率下穩(wěn)定工作超過750次循環(huán)，30℃下從141.2 mAh g^-1到119.6 mAh g^-1的容量保持率為84.7%。

圖1. PFMC-SPE的制備流程

總之，該工作提出了熔噴布增強(qiáng)部分氟化策略。結(jié)果表明，SPE中的氟化策略可以穩(wěn)定鋰離子沉積并提高基于SPE的LMB的電化學(xué)性能，但過度氟化很容易導(dǎo)致聚合動力學(xué)弱和聚合度低。

然而，與廉價(jià)的熔噴布相結(jié)合，所制備的 PFMC-SPE 在室溫下具有 1 mS cm^-1 的高電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口 (~5 V) 和更高的機(jī)械強(qiáng)度，并且全Li//LFP電池在30℃下循環(huán)750次后可提供119.6mAh g^-1的高放電容量。因此，采用可靠且廉價(jià)的熔噴布基固態(tài)電解質(zhì)和部分氟化策略在開發(fā)下一代超穩(wěn)定固態(tài)鋰電池方面非常有前景。

圖2.電池性能

A Meltblown Cloth Reinforced Partially Fluorinated Solid Polymer Electrolyte for Ultrastable Lithium Metal Batteries, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109075