設計滿足固態電池運行要求的固態電解質是固態電池應用的關鍵。人們一致認為，固態電解質需要允許快速的離子傳輸，同時提供更好的界面兼容性和機械耐受性。

圖1. 材料設計及表征

青島科技大學張建明、陳玉偉、美國南密西西比大學Zhe Qiang、特拉華大學Kun Kelvin Fu等提出了一種簡單但有效的策略，將硬組分和軟組分聚合物系統相結合，通過原位接枝聚合開發了具有3D網絡的固態聚合物電解質（SPE）。

具體而言，作者采用一種環保的干法制備了一種接枝自組裝多孔磺化纖維素納米晶體（CNC）–PAN（CNC-PAN）。多孔CNC-PAN粉末是通過丙烯腈（AN）在一維磺化CNC水溶液中原位聚合制備的，它可以被少量LiTFSI/EC溶液完全潤濕，并被壓縮成薄的SPE膜。

與傳統的填料復合方法相比，反向組裝提高了填料的均勻分散性，干法成膜工藝完全避免了現有工藝存在的問題，具有加工方便、制備規模大、僅使用少量溶劑等優點。當CNC接枝到PAN聚合物上時，CN良好的機械性能有助于提高SPE的機械穩定性。此外，CNC表面豐富的磺酸基和其他含氧極性官能團（如羥基）可以溶劑化Li⁺，協助Li⁺移動，成為Li⁺運輸的橋梁，降低SPE中的能量障礙，從而提高離子的導電性。

圖2. 半電池性能

因此，這種SPE同時具有重量輕（ρ = 1.2 g cm^-3）、抗拉強度高（9.5 MPa）、離子電導率高（3.9×10^-4 S cm^-1）和遷移數高（t_Li+ = 0.8）等良好的綜合性能。更重要的是，球磨法制備的LFP/炭黑/SPE與熱壓法制備的SPE相結合，形成了緊密的界面，從而使組裝電池具有優異的性能。

總體而言，這項工作所開發的這種干法工藝是一種很有前景的固態聚合物電解質制備策略，它能夠在商業上可行且本質上安全的電池中實現高性能，而無需擔心溶劑污染。

圖3. 全電池性能

Dry-Processable Polymer Electrolytes for Solid Manufactured Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c04610