东北师大/加拿大西安大略大学Nano Energy：超薄耐高电压双相固态聚合物电解质

固态电解质（SSEs）是全固态锂金属电池的基本材料。然而，具有高离子电导率、宽电化学窗口和高热稳定性的综合性固态电解质仍未问世。

图1. 双相SSE的构建及表征

东北师范大学刘玉龙、谢海明、加拿大西安大略大学孙学良院士等通过原位热交联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)添加剂，开发出了一种具有形状记忆效应的新型双相SSE。通过采用两步混合法，塑料晶体电解质（PCE）可以均匀地分散在聚合物基体中，从而建立起连续的三维通道，实现高效的锂传输。

因此，在良好的弹性体/PCE体积比（1:1）条件下，该电解质表现出较高的室温离子电导率（1.9 mS cm^-1）。此外，所设计的双相电解质还具有形状记忆功能，在受到温度等外部刺激引发短暂变形后，可恢复其形状。

图2. 半电池性能

结果，采用CA-PEGMEA-SN电解质的锂/锂对称电池在0.1 mA cm^-2电流下可稳定运行1600小时，临界电流密度为0.5 mA cm^-2。使用CA-PEGMEA-SN的高压 LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM 811)//Li全电池在12 mg cm^-2的高负载和4.5 V的截止电压下实现了高界面稳定性。

此外，基于该电解质的的锂金属电池在-2至50℃的宽温度范围内显示出良好的倍率能力和循环可逆性。这项研究强调了双相固态电解质作为高性能固态电池材料的潜力，它具有更高的安全性、稳定性和多功能性。

图3. 全电池性能

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