構建固態鋰氧電池（SSLOB）有望解決具有揮發性和易燃有機液體電解質的鋰氧電池（LOB）面臨的安全性和穩定性瓶頸。然而，由于固體電解質的離子電導率差、界面電阻大及正極的反應位點有限，高性能SSLOBs的實現充滿了挑戰。
在此，中科院長春應化所張新波研究員等人提出了一種新的設計理念，即使用 3D SiO2納米纖維（NFs）膜作為支撐框架來構建用于SSLOBs的柔性一體化正極-電解質結構（ICES）。在這種配置中，自支撐式3D SiO2 NFs框架是關鍵組件，其不僅作為連接復合固態電解質（CSE）和正極的橋梁，還充當3D陶瓷填料和多孔正極支撐以增加固體聚合物電解質的離子電導率和正極中的反應位點。
此外，與以往SSLOB中傳統的獨立式正極和電解質結構不同，所設計的一體式結構中的CSE和正極共享相同的框架并相互互連，從而降低了界面電阻且具有小的電池極化。重要的是，一體式結構的CSE側還可以確保其與鋰金屬負極的牢固接觸及抑制鋰枝晶生長的能力。
作為實驗驗證，作者基于一體化ICE組裝了SSLOB，還組裝了具有分離的CSE膜和碳紙基正極（CPBC）的非集成SSLOB以進行比較。其中，具有高放電電壓的基于ICES的SSLOB表現出9220 mAh g-1的大放電容量，是基于CPBC的SSLOB的兩倍多，這主要歸因于ICES的低界面阻抗和豐富的反應位點。
此外，基于ICES的SSLOB可在500 mA g-1時以1000 mAh g-1的有限容量穩定運行多達145個循環，而基于CPBC的電池只能運行50個循環。重要的是，組裝的軟包SSLOB在實際應用中還具有出色的柔性和安全性，可在平面、對角折疊、彎曲和纏繞狀態下為紅色發光二極管燈供電。總之，該工作為高性能、柔性、安全SSLOB的設計和開發提供了新的理念和方向。
圖2. 基于ICES的SSLOBs在60 °C下的電化學性能
Three Birds with One Stone: An Integrated Cathode-Electrolyte Structure for High-Performance Solid-State Lithium-Oxygen Batteries, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107833
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