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【研究背景】

固体聚合物电解质（SPE）因其优异的加工性能和界面相容性，已成为固态电池产业化的重要发展方向和理论研究热点，但仍存在诸多缺陷，严重阻碍了其进一步的实际应用，如室温下离子电导率低（约 10^-7S cm^-1）、与电极材料界面接触不良（界面阻抗增大）、稳定性差（热稳定性和界面稳定性）、机械强度低（难以抑制锂枝晶造成短路）等。鉴于上述限制固态聚合物电解质大规模应用的问题，固态电池“原位固化“制备策略应运而生。即在热学、光学或电学条件下，在电池内部对液态前驱体进行原位固化，实现超共形界面兼容，极大地解决了固/固界面接触问题。

【工作介绍】

这项研究通过DOL和PS的原位聚合，开发出一种有机/无机杂化交联聚合物电解质（HCPE）。因此，HCPE将聚合物材料的良好加工性、界面接触性和电极兼容性等优点与无机材料的优异离子传输性、热稳定性和阻燃性等优点结合在了一起。因此，制备的 HCPE在30°C时的离子电导率高达2.22×10^-3S cm^-1，具有超高的Li⁺迁移数（0.88）和较宽的电化学稳定性窗口（5.2 V）。得益于原位形成稳定的杂化交联网络，HCPE与LFP和锂金属的界面稳定性极佳，从而降低了LFP和HCPE界面的极化，促进了Li⁺的均匀传输，使锂离子在1 mA cm^-2的电流密度下稳定沉积/剥离超过1000 h。此外，组装的LFP|HCPE|Li电池在2 C和25℃温度下循环600次以上，表现出超稳定的循环稳定性，容量保持率高达92.1%。该研究成果为原位固化杂化交联聚合物网络作为SPE开创了先例，为高安全性、长寿命固态电池的实际应用提供了参考。

该文章发表在国际顶级期刊Advanced Materials上，硕士生母可心为本文的第一作者，田雷助理教授和朱才镇教授为本文通讯作者，通讯单位为深圳大学化学与环境工程学院。

【内容表述】

围绕液固转变方法开展了许多研究工作，包括热引发自由基聚合、环醚开环聚合和原位固化等。热引发自由基聚合是最常见的原位聚合方法之一，如碳酸乙烯酯、丙烯酸氰乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等。虽然这些单体具有丰富的选择性和较强的设计性，但聚合工艺有待进一步改进，急需突破室温下的原位成型工艺。此外，用AlF₃、LiPF₆、钇稳定氧化锆（YSZ）、SnF₂和Al(CF₃SO₃)₃引发1,3-二氧戊环（DOL）的原位开环聚合，制备凝胶聚合物电解质，该过程可在室温下进行，无需添加其他催化剂，大大改善了高温自由基聚合造成的缺陷。然而，制备的线性PDOL聚醚电解质的热稳定性/电化学稳定性较差，与电解质的相容性一般，界面反应严重，导致固态电池的能量密度较低。因此，通过分子设计构建的有机/无机杂化交联PDOL，将聚合物材料的良好加工性、界面接触性和电极兼容性等优点与无机材料的优异离子传输性、热稳定性、阻燃性等优点相结合，可有效解决上述问题。