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迫切需要開發具有優異離子電導率和高機械強度的準固態電解質，以提高鋰金屬電池（LMB）的安全性和循環穩定性。

山東大學尹龍衛等通過將納米結構二氧化硅-聚合物復合材料浸泡在液態電解液中，合理地設計了一種具有增強Li⁺界面轉移動力學的新型類固態電解質。

圖1 材料制備及表征

具體而言，這項工作成功地設計和制備了一種準固態電解質，它具有二氧化硅剛性骨架和高離子導電性PVDF-hfp基凝膠聚合物電解質界面。高含量的二氧化硅不僅具有良好的硬度和彈性模量的機械剛度，而且在電解質內部產生豐富的界面，有利于Li⁺的快速傳輸，使離子電導率達到2.5×10^-3 S cm^-1。此外，凝膠聚合物電解質界面中的緊密離子配位有利于在鋰金屬負極上形成陰離子衍生的富含Li₂S 的SEI。

圖2 鋰沉積形貌及模擬

此外，至關重要的是，鋰電沉積的有限元模擬闡明了對均化Li⁺通量和電場梯度的積極影響，這可以有效促進無枝晶的鋰沉積。得益于上述優勢，基于制備準固態電解質的對稱鋰/鋰電池在0.2 mA cm^-2條件下在3000小時內實現了顯著的循環穩定性。Li-LiFePO₄全電池在0.2C下循環400次后容量保持率達到98%。作者相信，所提出的電解質設計方法對開發高能鋰金屬電池具有重要貢獻，并可應用于其他金屬基可充電電池系統。

圖3 全電池性能

A Silica Reinforced Composite Electrolyte with Greatly Enhanced Interfacial Lithium-Ion Transfer Kinetics for High-Performance Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205575

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