​南邮赖文勇/王师AFM：原位构建具有阴-阳离子协同调节功能的聚合物电解质

可充锂金属电池（LMB）因其超高的能量密度和最低的锂金属电化学势等优点而备受关注。但LMB存在严重的锂枝晶生长问题，除了调节Li⁺的分布外，如何实现对阴离子分布的有效调节是有效抑制锂枝晶的关键。

图1 聚合物电解质的设计理念和结构

南京邮电大学赖文勇、王师等从渔网独特的网眼几何形状和可同时增强材料强度和变形性的结状纤维结构中获得启发，提出了一种有效的策略，即在聚两性离子电解质中引入新型交联剂和弹性聚合物，从而构建高强度、超柔性的聚合物电解质。

研究显示，富含-NH的交联剂不仅可以在两性离子和弹性链段之间形成化学交联点，还可以形成物理交联点，从而使电解质具有高强度。

此外，弹性段为电解质提供了超强的柔性，大大降低了器件的界面电阻。此外，聚合物的主链可以共同调节阴离子和Li⁺，实现稳定的Li⁺沉积，抑制锂枝晶的生长。

图2 离子电导率测试和理论计算

因此，Li||Li对称电池在30°C下可以0.1 mA h⁻¹稳定循环5500 h以上。此外，采用制备的聚合物电解质的Li/LiFePO₄ (LFP)和Li/LiNi_0.8Co_0.1M_0.1(NCM 811)电池在30°C下的不同倍率条件下均表现出卓越的性能。

总体而言，这项工作为设计和合成具有阳离子-阴离子协同调节功能的高性能锂金属电池电解质提供了新的视角。

图3 全电池性能

In Situ Construction of Zwitterionic Polymer Electrolytes with Synergistic Cation–Anion Regulation Functions for Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307248