崔屹教授主要研究領域集中在能源存儲與轉化、納米顯微技術、納米環保技術、納米生物技術、先進材料的合成與制造等等。以納米技術為核心，多學科交叉，多方向并進是崔屹教授課題組研究的重要特點。尤其是在電池納米技術領域的研究，崔屹教授團隊長期以來引領國際研究前沿方向。
繼《崔屹教授課題組2019年研究成果集錦》（點擊-跳轉）后，納米人編輯部現對崔屹教授團隊2020年部分研究成果進行了及時匯總，供大家學習交流。
1. Nature Nanotechnology：液態和固態硫具有不同的面容量
鋰硫電池由于其較高的理論比能量和較低的成本而被視為下一代鋰電池。鋰硫電池中元素態硫S8的熔點為 115°C，室溫下一般以固態形式存在。而近期有研究指出，在電化學電池中，元素硫能夠在過冷條件下保持液態。有鑒于此，斯坦福大學崔屹教授課題組通過原位研究，考察了液態硫可能對鋰硫電池產生的影響。
本文要點：
1）通過進行電化學生成硫的原位研究，研究人員發現在相同的充電時間段內，液體（過冷）和固體單質硫的面容量具有極大差異。為了控制硫的物理狀態，研究人員探索了硫在二維層狀材料上的生長。
2）研究發現，當二維層狀材料較厚時，表面形成液態硫，邊緣生成固態硫。DFT計算表明，這是因為S8和MoS2基底之間的結合力只有0.64 eV，這種弱的結合力賦予界面不可潤濕性，使得異相成核受到阻礙，從而確保硫在過冷情況下的液態。當施加電壓時，MoS2邊緣處具有更高的電場強度，降低了異質成核阻礙，促進了元素硫的產生和局部硫的過飽和，從而驅動硫從邊緣潤濕和結晶。
3）而當二維層狀材料較薄時，譬如單層狀態下，無論是邊緣還是表面都只會生產液態硫，這可能是因為單層厚度不足以支撐成核的發生。這項研究系統研究了二維材料上不同物理狀態的硫的生長行為，并研究了硫的物理狀態與面容量的關系，為鋰硫電池的設計開發提供了新的認知。
Ankun Yang et al. Electrochemical generation of liquid and solid sulfur on two-dimensional layered materials with distinct areal capacities, Nature Nanotechnology, 2020.
DOI: 10.1038/s41565-019-0624-6
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0624-6
2. Nature Nanotechnology：崔屹攜手諾獎得主朱棣文/譚天偉院士，在CO2制高價值化學品取得新進展！
電化學還原CO2制高價值化學品是能源和環境領域極具前景，也極具挑戰的關鍵議題。有鑒于此，斯坦福大學崔屹團隊攜手諾獎得主朱棣文教授，北京化工大學譚天偉教授等人，報道了一種高選擇性高穩定性的催化界面設計策略，用于非均相催化CO2制備C2高價值化學品。
研究人員構建了一種氮摻雜納米鉆石/Cu納米顆粒界面，催化制備C2產物的法拉第效率為63%左右（-0.5 V，RHE），這種催化劑意外地表現出高穩定的催化性能，120 h后僅有19%活性衰減。DFT計算表明，CO在Cu/納米鉆石界面的結合力增強，抑制CO脫附。通過降低CO二聚化的表觀能壘，促進C2產物的生成。對催化劑本征組成和電子結構的調控，實現了對催化界面，以及反應熱力學和動力學的最大限度的優化。
Hongxia Wang et al. Synergistic enhancement of electrocatalytic CO2 reduction to C2 oxygenates at nitrogen-doped nanodiamonds/Cu interface. Nature Nanotechnology 2020.
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0603-y
3. Nature Commun.：機械卷繞制備的互穿型鋰金屬/鋰錫合金箔材用作超高倍率電池負極材料
高比能鋰金屬電池受限于緩慢的界面鋰離子擴散而很難實現高倍率應用。有鑒于此，斯坦福大學的崔屹教授與華中科技大學的孫永明教授等通過將金屬鋰箔與錫箔進行簡單壓延與折疊，并結合后續自發進行的合金化反應，成功地制備了一種新型互穿鋰金屬/鋰錫合金箔材。這種三維互穿鋰電極在高倍率下優異的電化學性能說明其具有在高比能高功率儲能器件中實際應用的潛力。
本文要點：
1）這種新型互穿鋰金屬鋰/鋰錫合金箔材由三維交聯的金屬鋰與Li22Sn5集成的網絡構成。得益于高鋰離子擴散系數、高親鋰性以及Li-Sn之間適中的電壓差，三維納米結構的Li22Sn5網絡為Li/ Li22Sn5界面上的快速離子傳輸提供了豐富的通道和強勁的驅動力。鋰離子能夠在豐富的Li/ Li22Sn5界面之間和互穿網絡內部進行快速擴散。
2）研究人員發現，Li22Sn5網絡不僅有助于電子的快速傳輸，而且能夠作為載體緩沖金屬鋰沉積-剝離過程中巨大的體積變化。
3）對稱Li/ Li22Sn5// Li/ Li22Sn5電池在5mAh/cm2的沉積量和30mA/cm2的超高電流密度下能夠實現長達200周的穩定循環。當與1mAh/cm2載量的NCM正極匹配為全電池后，全電池在6C的高倍率下能夠實現低倍率下74%的放電容量。此外，LFP// Li/ Li22Sn5全電池在4mA/cm2的電流密度下循環500周后的容量保持率高達91%。
Mintao Wan et al, Mechanical rolling formation of interpenetrated lithium metal/lithium tin alloy foil for ultrahigh-rate battery anode, Nature Communications, 2020
DOI：10.1038/s41467-020-14550-3
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14550-3
4. JACS：具有高電化學穩定性的新型離子導電氟化醚電解質
對于諸如便攜式電子設備和運輸之類的應用，非常需要增加電池能量密度。然而，雖然大多數電解質具有高離子電導率但其電化學穩定性比較差，使得許多下一代電池在電解質選擇時，受到限制。例如，基于醚的電解質具有高離子電導率，但在4 V以上時氧化不穩定，這導致具有較高能量密度的高壓正極材料的限制使用。相反，氫氟醚（HFE）雖然具有高氧化穩定性，但不溶解鋰鹽，離子電導率較差。近日，斯坦福大學崔屹，鮑哲南等人設計了一種將醚的高離子電導率與氟化化合物的高氧化穩定性結合成單一新型氟化醚化合物的新策略。
文章要點：
1）研究人員采用共價方法，將氟化核心與醚“端基”共價結合。氟化核可導致較高的氧化穩定性，并以高的電荷截斷率支持富Ni的正極，如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC 811），而醚基則使化合物充滿了高鹽溶解度和離子性電導率。采用這種方式，研究人員設計完成了多種具有離子導電的新型氟化醚化合物。這些化合物在30°C下的離子電導率高達2.7x10 -4 S/cm，氧化電壓高達5.6 V（四甘醇二甲醚為4 V）。
2）研究發現，LiFSA酰亞胺鹽在典型濃度為1 M的這些氟化醚存在下不會腐蝕鋁，該氟化電解質具有類似于商業碳酸鹽電解質的氧化穩定性，同時能夠實現有效的鋰金屬循環。
3）研究人員將四甘醇二甲醚與廣泛使用的氫氟醚進行簡單混合發現，混合物仍具有較低的氧化穩定性。因此，將醚和氟化鏈段共價結合的方法可實現高離子電導率和高氧化穩定性。
4）研究人員通過NMR和MD模擬，探索了這種氟化醚結構-性質之間的關系，研究發現，隨著醚段的增加和氟段的縮短，氟化醚中的離子電導率會增加。因此，高離子轉移數是由于陰離子與氟化鏈段之間的特定相互作用。
5）研究人員使用NMC 811作為正極制造了負載為4 mg/cm2的電池，使用這些氟化醚可以將電池循環100次以上，并且電流速率高達C/5。
簡而言之，該研究表明，具有高離子電導率和高電化學穩定性的新分子設計是合理設計下一代電池的新策略。
Amanchukwu, Chibueze, et al, A new class of ionically conducting fluorinated ether electrolytes with high electrochemical stability, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI：10.1021/jacs.9b11056
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11056
5. Joule：鋰金屬主負極的彎曲效應
為了使鋰金屬負極的開發方面取得進一步進展，研究人員希望引起足夠的關注，即通常在鋰金屬負極中觀察到的現象：鋰沉積過程中優先在整個電極的上表面積累，鋰的這種優先積累在電極的頂部產生了比下部更大的體積膨脹，并阻止了鋰離子向下擴散到電極的下部。這種不均勻沉積可能導致主體負極材料無法進行循環。迄今為止，在鋰金屬負極中這種不均勻沉積的來源和解決方案仍然難以捉摸和探索，尤其是在鋰金屬負極領域。
有鑒于此，斯坦福大學崔屹教授報道了電極彎曲度與循環過程中主鋰金屬負極的結構演變和電化學可逆性之間存在顯著相關性：高電極彎曲度會嚴重加劇多孔電極內部離子濃度和電化學反應的不均勻梯度，從而導致主體鋰金屬負極尖端表面上的鋰枝晶過度生長，以及離子傳輸受阻和電化學性能下降等問題。
文章要點：
1）通過可控地二維排列二維rGO層，可以在很大的數值范圍內調節GA電極的曲率，而不會影響化學成分或孔隙率。
2）低彎曲度垂直排列的rGO電極即使在高容量和高電流密度循環條件下（醚電解質中為5 mAh cm-2，5 m A cm-2）也沒有枝晶，其CE仍高達99.08％。除了在Li-LFP全電池中具有400個穩定循環外，碳酸鹽電解質中的貫通電極也具有均勻結構。相比之下，高彎曲度的rGO電極在單個電鍍過程后顯示出嚴重的80 mm厚的枝晶尖端過度生長，僅經過24個循環，負極CE迅速從98.6％衰減到90％，即使電極具有相同的化學組成和孔隙率，在200次循環內仍然會快速發生全電池故障，并且逐漸增加電極的彎曲度。
3）仿真結果表明，延長的離子傳輸路徑會導致上表面局部增強電流密度，從而有力支持了實驗觀察到的彎曲度加劇。因此，可以確認電極彎曲度對負極可逆性和形態具有重大影響。
總而言之，對于彎曲度所依賴的形態和可逆性演變的新見解不僅為鋰離子負極的均質離子輸送和穩定電極提供了基本理解，而且為將來進行多個電化學反應系統的設計提供了指導性建議。
Chen et al., Tortuosity Effects in Lithium-Metal Host Anodes, Joule (2020)
DOI：10.1016/j.joule.2020.03.008
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.008
6. Joule綜述: 用于個人熱管理的高級紡織品
為了改善人體熱舒適性并減少建筑物采暖和制冷的能耗，強調人體及其周圍環境能量管理的個人熱管理正在成為一種非常具有前景的解決方案。紡織品是人體與外界環境之間的界面，在人體與外界環境的熱交換中起著重要的作用。人們正在發明和開發先進的紡織品，以有效地調節人體與周圍環境之間的熱交換。然而，長期以來，紡織品對個人熱管理的研究一直沒有得到足夠的重視。近年來，高性能紡織品得到較大的發展，有一些已經可以較好地控制人體散熱，為提高人體熱舒適度和降低建筑能耗提供了有效途徑。
有鑒于此，斯坦福大學崔屹教授等人，討論了高性能紡織品在個人熱管理方面的最新進展（主要是在學術界），包括材料設計、織物性能、基本原理和對能源的影響。
本文要點：
1）首先回顧了用于個人熱管理的高級紡織品的最新進展及其在能源效率中的意義。主要討論了以被動控制人體散熱途徑為目標的工程特性紡織品，主動增溫/降溫紡織品，以及根據外界刺激提供適應性個人熱管理能力的響應紡織品，最后提出了該領域面臨的重要挑戰和未來的發展機遇展望。
2）盡管該領域發展迅速，但挑戰與機遇并存。首先，需要填補實驗室規模的概念驗證演示與實際應用和商業化之間的差距。除熱管理功能外，還應考慮紡織品的耐磨性：它們能否為人體提供舒適的透氣性？在實際使用過程中，它們能否獲得合適的機械強度和觸感，從而穿著舒適？用于新型紡織品的材料是否對人體具有生物相容性和安全性？經過正常的洗滌過程多次后，它們能否在各個方面保持其性能？還應考慮紡織品的可擴展性：對于大規模工業生產而言，這些材料是否夠用且具有成本效益？制造過程是否簡單且適合當前可用的制造設施？是否可以根據制造商和服裝制造商的意愿將其顏色和樣式用于時尚目的？新開發的材料是否環保且易于回收？等等。
3）此外，可將用于個人熱管理的高級紡織品與柔性電子設備和能量收集設備集成在一起，以實現具有多種功能的下一代智能紡織品，這些功能包括熱舒適性，傳感，計算，電子控制和自供電。先進的個人熱管理紡織品也可能為電子設備提供增強的散熱解決方案，有利于整個系統的穩定和高效運行。
總之，該工作有助于研究人員全面了解該領域的最新進展，并進一步促進該領域在不久的將來取得更多的重大突破。
Yucan Peng et al. Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule, 2020.
DOI: 10.1016/j.joule.2020.02.011
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.011
7. Nano Lett.：高速鋰錳氧化物氫電池
隨著傳統化石燃料供應的枯竭，太陽能和風能等可再生能源被廣泛認為是解決潛在能源危機的替代方法。但是，太陽能和風能等可再生能源是間歇性的，為了將其有效整合到電網中，開發可充電電池等電能存儲技術以解決其間歇性問題至關重要。通過將電催化氫氣負極與過渡金屬氧化物/氫氧化物正極耦合，研究人員成功設計了一種用于電網規模儲能的新電池化學。利用氫氣逸出，快速動力學和高穩定性的優勢，氫負極受制氫和氧化反應（HER和HOR）控制。演示的錳氫和鎳氫電池顯示出合理的能量密度，快速充電/放電率高，循環壽命長。
有鑒于此，中科大陳維教授，斯坦福大學崔屹教授報道了一種可充電，高速率，長壽命的鋰錳氧化物氫電池（LMO-H），該電池在水性電解質中利用了納米結構的鋰錳氧化物正極和氫氣負極。
文章要點：
1）選擇商用LMO作為正極，選擇玻璃纖維作為隔板，并在氣體擴散層（GDL）上涂覆Pt/C作為負極，以構建LMO-H電池。GDL在H2負極上的應用促進了H2氣體的擴散和運輸，這有利于LMO-H電池中的有效氣體管理。
2）在LMO-H電池的充電過程中，鋰離子將從主體尖晶石LMO結構中提取到水性電解質中，而H2將在Pt/C催化劑下從負極生成。在放電過程中，由于Pt/C催化劑的高活性HOR，電解液中的鋰離子將被插入尖晶石LMO結構中，并且H2將在負極上被吸收和氧化。
3）LMO-H電池具有?1.3 V的放電電壓平穩期，高比容量（1 C時LMO為83 mAh g-1），高倍率容量（50 C時LMO為69.1 mAh g-1）和長循環穩定性，這歸因于HER / HOR氧化還原引起的LMO的快速Li +離子提取/插入的快速動力學。
4）通過在不同電池條件下的系統電化學研究，突出了電催化氫氣負極的重要性，并揭示了LMO-H電池的儲能機理和高倍率性能。
考慮到現代鋰離子電池中大量的鋰過渡金屬氧化物，當前的LMO-H電池的成功開發可以通過使用不同的鋰金屬氧化物來設計高級可充電氫電池而開辟新的途徑。同時，這項工作為開發用于未來電網規模儲能的新型可充電氫電池提供了機會。
Zhengxin Zhu, et al, A High-Rate Lithium Manganese Oxide-Hydrogen Battery, Nano Lett., 2020
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00044
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00044
8. ACS Nano：改善鋰金屬復合負極的硅納米粒子起晶和增強作用
金屬鋰（Li）負極對于高比能電池的開發至關重要，但一直受到其循環效率低的困擾。電極架構工程對于維持穩定的負極體積并抑制循環過程中的Li腐蝕至關重要。有鑒于此，斯坦福大學崔屹教授報道了通過在石墨烯層之間嵌入硅（Si）納米顆粒，進一步優化了用于鋰金屬負極的還原石墨烯氧化物“主體”骨架。
文章要點：
1）通過將Si納米顆粒嵌入石墨烯層之間，可以進一步優化rGO“宿主”框架。研究發現兩個關鍵作用改善了復合負極材料。首先，Si用作金屬Li的形核種子，因此即使沒有預先存儲的Li也可以確保Li沉積在框架中。其次，通過保持復合負極電勢相對于Li/Li+低于0.4 V，LixSi顆粒得以保留在框架內。它們支撐石墨烯層之間的間隙，并使厚度波動可忽略不計。
2）除了進行電極架構設計之外，研究人員還將復合負極與兼容Li的電解質配對，從而在有限的Li源的情況下實現了Li||NMC532全電池穩定循環約380個循環。同時，將電解質與三維復合負極相結合，可以實現更高的循環效率和更好的倍率性能。
簡而言之，這項工作突出了多組分工程對鋰負極性能的重要性，在鋰負極循環性能方面取得了重大進展，并有力推動了商業水平的高比能鋰金屬電池的開發。
Hansen Wang, et al, Improving Lithium Metal Composite Anodes with Seeding and Pillaring Effects of Silicon Nanoparticles, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c00184
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00184
9. ACS Energy Lett.：用冷凍掃描電子顯微鏡研究SEI中氟化物相在納米和介觀尺度上的非均質性
鋰電池的穩定性與固體電解質中間相（SEI）不僅在動力學上防止溶劑分子進一步還原來穩定負極/電解質界面，而且還能調節鋰離子從電解質到負極的轉移。與此同時，SEI也是造成封閉電池裝置中不可逆容量損失以至于鋰離子電池容量損失的主要原因。因此對SEI特性和結構的深入了解對于提高鋰電池的能量密度和可循環性至關重要。由于難以表征這種敏感的中間相，因此對SEI組分的納米級分布了解甚少。
近日，斯坦福大學崔屹教授等人利用冷凍掃描TEM（cryo-STEM）和電子能量損失譜（EELS）來識別LiF在金屬鋰負極上的SEI中的位置。通過分析電池負極的活動和非活動表面，解決了XPS等大面積表面表征與cryo-TEM等原子尺度表征之間的差異。研究表明LiF不會對負極鈍化起主要作用，也不會影響Li+在整個SEI上的傳輸。
文章要點：
1）使用cryo-（S）TEM，研究人員研究了Li金屬的SEI物相（如LiF和Li2O）的空間分布。通過XPS測量了氟化電解質體系的SEI中LiF的含量，但研究人員采用cryo-HRTEM結合cryo-STEM EELS手段發現與負極極材料相接觸的緊湊SEI不含LiF，相反，由于其在電解質中的溶解度低，致密的SEI可以調節Li+從Li金屬中的溶解，因此富含Li2O。
2）由于LiF在電解質中的適度溶解性，LiF沉淀為直徑大于100 nm的大納米顆粒，并富含氧氣和Li2O，因此LiF可以作為間接SEI沉積在任何導電表面（包括集電器）上，并且稀疏地沉積在Li金屬上。集電器上LiF沉積物的存在可能在一定程度上有助于Li鍍層的均勻性。但是，它們沒有并入緊湊型SEI中，并且在Li金屬的鈍化或Li+通過SEI的傳輸中沒有發揮重要作用。因此，LiF在SEI中的作用比通常認為的更為細微。這表明，氟化添加劑（例如FEC）對SEI的有益作用可能是由于它們在負極迅速脫氟并隨后發生聚合反應，而不是僅由LiF的產生引起的。
3）作者定義了一個新的SEI長度標度，該標度可延伸到致密SEI之外。
簡而言之，通過使用cryo-STEM和EELS，為SEI結構的多尺度分析提供了一個新的視角（不同于傳統），能夠修正SEI物種分布及其在穩定負極上的傳統觀點，細化了SEI組件對電池性能的作用。
Huang, William, et al, Resolving Nanoscopic and Mesoscopic Heterogeneity of Fluorinated Species in Battery Solid-Electrolyte Interphases by Cryogenic Electron Microscopy, ACS Energy Lett., 2020
DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00194
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00194
10. Nano Energy：揭示納米級電極材料的粗糙度與電沉積的關系
鈉金屬是可充電鈉離子電池有吸引力的負極材料，但是，鈉枝晶的生長會引起鈉離子電池嚴重的安全問題。隨著對固體電解質中間相（SEI）的改進，通過對電極進行工程設計可有效抑制鈉枝晶生長。然而，迄今為止，對于鈉金屬在納米尺度上的生長機制的了解仍然有限。近日勞倫斯·伯克利國家實驗室鄭海梅和斯坦福大學、SLAC國家加速器實驗室崔屹等人報告了一個原位電極在不同表面粗糙度（例如，平坦或急劇曲率）的電化學液體TEM電池中鈉電沉積的研究。
文章要點：
1）研究人員開發了電化學液體TEM電池，其中電極的表面粗糙度不同。使用具有25 nm厚低應力氮化硅膜的Si晶片作為成像膜來制造電化學液體電池。制備的自包含的納米電池單元放入定制的TEM支架中，以進行原位 TEM實驗。工作電極和對電極用鋁線鍵合，鋁線與TEM支架尖端/電化學工作站相連，用于原位 TEM實驗。
2）使用原位TEM進行的實時觀察，揭示了鈉金屬電沉積的細節。在平坦的電極表面上可獲得相對較大的Na晶粒（以微米為單位）。局部SEI厚度變化會影響生長速率，從而影響單個晶粒的形態。相反，小的Na晶粒（幾十納米）在電極上具有急劇曲率的點上爆炸性地生長。新形成的Na晶粒優先沉積在靠近電極的現有晶粒的底部。
3）使用基于連續介質的計算模型進行的進一步研究表明，堿金屬的生長模式（例如 Na）受SEI傳輸性質的強烈影響。
總之，該研究通過對鈉金屬沉積的直接觀察與理論模型相結合，為全面了解電極粗糙度和SEI對鈉電化學沉積的影響提供了見解。
Zhiyuan Zeng, et al, Electrode Roughness Dependent Electrodeposition of Sodium at the Nanoscale, Nano Energy, 2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104721.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520302780
11. ACS Energy Lett.：超微電極瞬態伏安法揭示鋰金屬負極的電子轉移動力學
當代的便攜式電子產品和電動汽車增加了對高能量密度鋰電池的需求。用金屬鋰負極替代石墨電極可以提高鋰離子電池的能量密度，但鋰負極面臨諸多挑戰。要使金屬鋰成為實用的可充電電池負極，必須了解和控制幾個過程。這些過程包括固體電解質間相（SEI）鈍化膜的形成，通過SEI的質量傳輸，鋰在集流體上的成核，以及界面電子轉移。異質電子轉移動力學是鋰電沉積的重要方面，但是很難測量和理解。
在此，斯坦福大學崔屹教授與Jian Qin等人使用超微電極的瞬態伏安法來明確研究鋰電沉積的電子轉移動力學。結果偏離了巴特勒-沃爾默的電極動力學模型；相反，馬庫斯（Marcus）模型可以準確地描述電子轉移。通過對一系列電解質的動力學測試表明，電子轉移控制下的鋰沉積機理與Marcus理論的基本框架是一致的。將瞬態伏安法結果與電化學阻抗譜進行比較提供了一種策略，用于理解電子傳遞和質量傳遞電阻之間的相互作用是如何影響鋰的形貌。
David T. Boyle, Xian Kong, Allen Pei, Paul E. Rudnicki, Feifei Shi, William Huang, Zhenan Bao, Jian Qin, Yi Cui. Transient Voltammetry with Ultramicroelectrodes Reveals the Electron Transfer Kinetics of Lithium Metal Anodes. ACS Energy Lett. 2020.
DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00031
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00031
12. Nano Lett.：用于安全鋰電池的防火輕質型聚合物-聚合物固態電解質
由于鋰離子電池的廣泛使用以及其與人體的密切接觸，鋰離子電池的安全性受到了人們的廣泛關注。用固態電解質來取代常規液態電解質不僅能夠解決上述安全問題，更有可能實現更高的鋰電池能量密度。然而，在諸多廣受研究的固態電解質體系中，聚合物電解質以及聚合物-陶瓷復合電解質仍然具有可燃性，這就使得電池的安全隱患并未被完全消除。
在本文中，美國斯坦福大學的崔屹教授團隊報道了一種新型的防火輕質的聚合物-聚合物復合固態電解質體系。這種復合聚合物電解質由機械增強劑聚丙烯酰胺（PI）、防火添加劑十溴二苯乙烷（DBDPE）以及PEO/LiTFSI復合電解質基質組成。這種復合聚合物電解質由有機材料構成，其厚度可調控至10-25um,這使得鋰電池具有與常規液態電解質電池可媲美的能量密度。電解質中的PI/DBDPE薄膜具有很高的熱穩定性、機械強度和不燃性，因此Li//Li對稱電池能夠穩定循環超過300h而不發生短路。更為重要的是，使用這種聚合物-聚合物固態電解質的軟包鋰電池在熱濫用條件下也能表現出優異的電化學性能。
Yi Cui, Jiayu Wan, Yi Cui et al, A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium Batteries, Nano Letters, 2020
DOI：10.1021/acs.nanolett.9b04815
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04815
