胡毅/付堃EnSM：蚕丝衍生的柔性/不燃/高氧化稳定性固态电解质！

采用固态电解质的全固态锂电池（ASSLBs）由于其高能量密度和安全性被认为是下一代锂离子电池最有希望的候选者。然而，固态电解质的低离子电导率和有限的电化学窗口限制了ASSLBs的实际应用。

浙江理工大学胡毅、美国特拉华大学付堃等展示了一种简单且可扩展的方法，以蚕丝为模板成功制备了Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO)陶瓷织物和夹层结构LLZO陶瓷织物复合固态电解质(LLZO CF-CSE)。

图1 LLZO CF-CSE的制备及表征

LLZO陶瓷织物完全保留了原始蚕丝织物的形态和结构，从而提供了一条三维连续快速导电路径。LLZO陶瓷织物的多孔结构有助于PEO-LiTFSI溶液渗透到陶瓷织物骨架中，以形成连续的陶瓷/聚合物界面。此外，LLZO CF-CSE（70 wt%）中的高陶瓷填料含量提高了CSE的整体离子导电性，并增强了电解质的热稳定性和电化学稳定性。

图2 LLZO CF-CSE的形貌、柔性和热稳定性能

研究显示，柔性LLZO CF-CSE表现出较高的离子电导率（30 °C时为 8.89×10^-5 S cm^-1，50 °C时为 2.4×10^-4 S cm^-1）、高达5.1 V的稳定电化学窗口和不可燃性。采用LLZO CF-CSE制备的对称锂电池可以在50℃下稳定循环700小时不短路。

基于LiFePO₄正极的ASSLB在50°C下具有高可逆容量和出色的循环稳定性（0.2 C下100次循环后为149.3 mAh g^-1，1 C下500次循环后为107.2 mAh g^-1）。此外，柔性锂金属软包电池在极端条件下也可安全稳定运行。这项工作为设计具有独特结构、高能、安全和长期稳定的ASSLBs的陶瓷电解质提供了一种新的策略。

图3 全固态锂金属电池性能

Garnet Ceramic Fabric-Reinforced Flexible Composite Solid Electrolyte Derived from Silk Template for Safe and Long-term Stable All-Solid-State Lithium Metal Batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.018

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