由鋰枝晶生長和傳統電解液低Li⁺轉移數引起的濃差極化導致的高容量Li-O₂電池性能嚴重下降，阻礙了它們的實際應用。

中科院長春應化所張新波等將具有固定在全氟聚合物骨架上磺酸基的鋰化Nafion(LN)設計為可溶性鋰鹽，以制備二甲基亞砜(DMSO)基不易燃的聚電解質溶液。

圖1 聚電解質的設計原理示意圖

所得溶液可以同時實現0.84的高Li⁺轉移數和與液體電解液相當的Li⁺電導率(2.5?mS cm^-1)。LN的陰離子具有比溶劑低的LUMO能級和與LiO₂的強相互作用，可以產生富含LiF的SEI膜來保護鋰負極，并減少與LiO₂相關的寄生反應。此外，這種新型聚電解質溶液還具有阻燃性。受益于這些優勢，作者成功實現了聚電解質溶液在Li-O₂電池中的應用。

圖2 SEI及循環后鋰金屬形貌

因此，在DMSO中加入LN的Li-O₂電池可以促進溶液放電過程，其具有大的放電容量（9508?mAh?g^-1 at 200?mA?g^-1）和優異的倍率性能。此外，該電池具有超低的充電過電勢（0.18?V）、第一次循環中的較高能量轉換效率（88.5?%）和出色的循環性能（在1000?mAh?g^-1的有限容量下循環225?次）。

此外，采用這種不易燃聚電解質溶液制成的軟包鋰空氣電池呈現出高安全性，針刺和切角測試不會干擾電池為發光二極管(LED)、電風扇、智能手表和智能手機供電，展現出極好的應用前景。

圖3 安全性和為商用電子設備供電的能力

Soluble and Perfluorinated Polyelectrolyte for Safe and High-Performance Li?O2 Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202116635