聚氧化乙烯(PEO)是一種很有前景的固態鋰硫電池固體電解質材料，但其本征離子電導率低、力學性能差、不能阻礙多硫化物穿梭效應等限制了其應用。

近日，北京大學深圳研究生院潘鋒（通訊作者）、楊盧奕（通訊作者）和北京航空航天大學劉新華（通訊作者）等人在材料研究頂級期刊Adv. Funct. Mater.上發表了題為”PIM-1 as a Multifunctional Framework to Enable High-Performance Solid-State Lithium–Sulfur Batteries”的研究性論文。

PIM-1如何提高PEO基固態鋰硫電池性能的示意圖

作者合成了一種具有固有微孔率的聚合物(PIM)，并將其作為有機骨架，通過形成復合電解質(PEO-PIM)來全面提高PEO的性能。PIM-1獨特的結構不僅將PEO電解質的機械強度和硬度提高了一個數量級，增加了對金屬鋰負極的穩定性，而且通過降低結晶度提高了其離子導電性。

PEO-PIM膜的形貌和性能表征

此外，由于親電的1，4-二氰基氧雜菲官能團與多硫化物具有較高的結合能，PIM-1可以有效地捕獲多硫化物鋰物種，從而減輕有害的多硫化物穿梭效應。

得益于這些特性，PEO-PIM復合電解質的使用大大提高了固態鋰硫電池的倍率性能、長循環穩定性和優異的安全性能。該方法為固體聚合物電解質的優化提供了新的方向。

用原子力顯微鏡測量固體聚合物電解質的表面形貌和力學性能

PIM-1 as a Multifunctional Framework to Enable High-Performance Solid-State Lithium–Sulfur Batteries(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202104830)