傳統的聚合物電解質在室溫下的離子導電性遠低于液體和陶瓷電解質，限制了它們在電池中的實際應用。

在此，復旦大學陳茂教授，昆山杜克大學林欣蓉副教授和馬薩諸塞理工學院Yang Shao-Horn教授等人通過在交替的聚合物序列中精確放置設計的重復單元，實現了鋰離子的均勻分布、非聚集的鋰離子-陰離子溶劑化以及通過序列協助的點對點離子遷移，從而將鋰離子導電性調整高達三個數量級。

圖1. 不同聚合物序列中Li⁺解離的分析

總之，該工作發現序列控制對鋰離子的解離和傳導具有根本性影響，它賦予聚合物側鏈期望的鏈運動性能，克服了固態聚合物電解質的離子傳輸固有限制。通過使用交替排列的氟化鋰鹽和PEO掛鏈，研究人員提高了離子分布的分子級均一性，調控了陰離子-Li⁺絡合反應，從而提高了Li+的解離，實現了獨特的序列輔助PEO-Li⁺-陰離子遷移。

此外，交替排列的單離子聚合物電解質（SIPE）能夠在室溫下實現全固態鋰金屬電池的運行，解決了固態電解質長期以來的問題。這項研究表明，聚合物序列可以更精細地編程，各種功能可以被設計，為在鋰電池之外的能源設備中實現高效的離子傳輸和多功能離子導電材料開辟了新途徑。

圖2. 電池性能

Sequencing polymers to enable solid-state lithium batteries, Nature Materials 2023 DOI：10.1038/s41563-023-01693-z