復(fù)合固體電解質(zhì)（CSE）結(jié)合了無(wú)機(jī)和有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，與電極的界面良好，有望成為最有前途的固體電解質(zhì)。然而，室溫離子電導(dǎo)率較低限制了 CSE 在鋰金屬電池中的應(yīng)用。

在此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)王殿龍，王博等人設(shè)計(jì)了一種基于聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的插層CSE。高嶺土 (2SiO₂-Al₂O₃-2H₂O) 用作氧化阻燃劑，賦予材料不可燃性。作為預(yù)插層處理，將極性分子二甲亞砜 (DMSO) 插入高嶺土層之間，作為基于 PVDF-HFP SPE 中的有機(jī)添加劑。CSE的插層結(jié)構(gòu)提供了快速的Li⁺傳輸通道，從而在室溫下具有高離子電導(dǎo)率（8.58 × 10^?4 S cm^?1）和Li⁺遷移數(shù)。

本研究采用 CSE 的 Li||Li 對(duì)稱(chēng)電池在 0.2 mA cm^?2 的電流密度和 0.2 mAh cm^?2 的容量下表現(xiàn)出超過(guò) 1400 小時(shí)的出色循環(huán)穩(wěn)定性。此外，組裝的Li||LiFePO₄電池具有140.5 mAh g^?1的高初始容量，在 0.5 C 下循環(huán) 800 次后容量保持率為 81.2%。

圖1. PLD-KAO的電化學(xué)特性

總之，該工作制備的插層CSE 具有高室溫離子電導(dǎo)率和Li⁺遷移數(shù)。結(jié)果顯示，制備的PLD-KAO CSE表現(xiàn)出高室溫離子電導(dǎo)率（8.58 × 10 ^?4 S cm^?1），組裝的Li||LiFePO₄電池表現(xiàn)出113.8 mAh g^?1的優(yōu)異容量（0.5 C）。為了評(píng)估與鋰負(fù)極的兼容性，組裝的鋰對(duì)稱(chēng)電池表現(xiàn)出優(yōu)異的抗鋰枝晶生長(zhǎng)能力（CCD = 1.0 mA cm^?2），并且在 0.2 mA cm^?2下穩(wěn)定循環(huán) 1400 小時(shí)。

此外，PLD-KAO CSE 由于含有高嶺土，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。PLD-KAO CSE具有更長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性和更高的安全水平，為高性能固態(tài)鋰金屬電池的發(fā)展提供了新的途徑和方向。

圖2. 電池性能

High-performance intercalated composite solid electrolytes for lithium metal battery，Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103109