由于锂金属负极具有超高的理论容量（3860 mAh g−1）、较低的密度（0.59 g cm−3）和最低的电化学电势（与标准氢电极相比为−3.04 V），采用锂金属负极的锂金属电池（LMBs）的能量密度有望超过300 Wh kg-1。而兼具卓越电化学性能和强大机械性能的复合聚合物电解质（CSEs）是高能锂金属电池应用的希望。
近日，四川大学尧猛教授、中科院过程所张海涛研究员提出了一种新型双聚合物@无机网络CSE（DNSE@IN），它是通过四乙氧基硅烷（TEOS）和聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）-六氟丙烯（P（VDF-HFP））与聚（离子液体）的半互渗连续非水解溶胶-凝胶反应获得的。研究发现，DNSE@IN具有强大的双聚合物@无机网络，不仅显示出较高的离子电导率（20℃时为0.53 mS cm-1），而且还表现出723.2 MPa的出色杨氏模量。因此，基于DNSE@IN的Li/LiFePO4和Li/Li1.17Ni0.27Co0.05Mn0.52O2（富锂）电池在室温（RT）到100℃之间均表现出显著的循环稳定性。组装的富锂电池在室温和4.3V下循环70次后显示出194.3 mAh g-1的卓越循环能力。此外，大尺寸高压富锂软包电池也表现出优异的循环性（93次循环后容量保持率接近100%）、卓越的柔性以及在RT下的安全性，可用于潜在的实际应用。因此，将离子导电性和机械性能解耦的工作为开发新型的CSEs以构建高能锂金属电池开辟了一条新的途径。
文章要点：
1. 这项工作制备了一种坚固的双聚合物@无机网络CSE（DNSE@IN），牢固的双聚合物@无机网络的引入不仅可以加速Li+的转移，还可以增加电化学稳定性。
2. 这种新型的双聚合物@无机物网络的关键是在原位无机物网络中采用聚（离子液体）链作为多孔纳米填料。P(VDF-HFP)由于具有刚性的超交联骨架，可以大大增加DNSE@IN的机械强度，而高度多孔的聚合物和无机物结构为离子扩散提供了足够的通道。因此，所制备的DNSE@IN具有优异的电化学性能和机械性能，例如，满意的离子电导率（在20和80℃时分别为0.53 mS cm-1和2.30 mS cm-1）和高的锂离子迁移数（0.67）。
3. 结果，基于DNSE@IN的锂/锂对称电池在0.2 mA cm-2下2800小时后仍能保持稳定，甚至在1.0 mA cm-2下也能稳定工作。此外，基于DNSE@IN的固态锂金属电池（SLMBs）在广泛的温度范围内（室温（RT）至100℃）表现出卓越的倍率性能和长期循环性。由Li1.17Ni0.27Co0.05Mn0.52O2（富锂）正极组成的高压SLMBs在室温下也具有良好的循环性能。
4. 此外，Li/DNSE@IN/富锂软包电池在RT下提供了优越的循环性能，即使在极端条件下，如折叠和堆积，仍能点亮发光二极管。
图1 DNSE@IN的作用示意及表征
图2 半电池性能
图3 固态锂金属电池的室温电化学性能
图4 高温电池性能和软包电池性能
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202213702