华科Nature子刊：自修复聚合物电解质助力长寿命固态锂硫电池

将高容量阴极和锂阳极与固态电解质耦合，已被证明是提高充电电池能量密度和安全性的有效策略。然而，有限的离子传导性、较大的界面电阻和不可控的锂枝晶生长阻碍了固态锂金属电池（SSLMBs）的应用。

图1. 固态电解质及固态锂硫电池示意

华中科技大学黄云辉、李真、许恒辉等开发了一种简便的方法来构建具有自修复特性的聚醚-氨基甲酸酯基电解质，并将其直接浇铸在电极薄膜上，从而构建出集成固态电极/电解质。由于动态共价二硫键和聚氨酯基团间氢键的重新排列，两个集成电极的界面表现出自修复特性，从而克服了SSLMBs存在的多界面接触问题。结果，所构建的固态聚合物电解质具有坚固的机械强度、优异的离子传导性、较高的Li⁺转移数和宽广的电化学稳定性窗口。

图2. Li|SPEs|Li对称电池的电化学稳定性

实验显示，Li||Li对称电池表现出稳定的长期循环，超过6000小时、 固态锂硫电池在0.3C下显示出700次循环的长循环寿命 。此外，超声成像技术显示，集成结构的界面接触比传统的叠层结构要好得多。总体而言，这种双重集成策略为构建高性能SSLMBs开辟了一条前景广阔的途径。

图3. 固态锂硫电池性能

Interfacial self-healing polymer electrolytes for long-cycle solid-state lithium-sulfur batteries. Nature Communications 2024. DOI: 10.1038/s41467-023-43467-w