陶瓷聚合物復合固體電解質（PIC?CSE）比單獨的有機或無機固體電解質具有重要的優勢。在傳統的 PIC-CSE 中，離子傳導路徑主要局限于陶瓷，而與陶瓷-聚合物界面相關的更快路徑仍然被阻塞。這一挑戰與兩個關鍵因素相關：(i) 由于陶瓷聚集，難以建立廣泛且不間斷的陶瓷-聚合物界面； (ii) 陶瓷-聚合物界面由于其固有的不相容性而對導電離子無響應。
在這里，拉德堡德大學Junchao Chen，上海交通大學Weiping Tang，復旦大學Yongyao Xia提出了一種策略，通過引入聚合物相容的離子液體（PCIL）來調節陶瓷和聚合物基體之間的關系。
文章要點
1）這種中介作用涉及 PCIL 的極性基團與陶瓷表面上的 Li+ 離子的相互作用，以及 PCIL 的極性組分與聚合物鏈之間的相互作用。該策略解決了陶瓷聚合問題，從而產生統一的 PIC?CSE。同時，它通過建立互穿通道來激活陶瓷-聚合物界面，促進Li+離子在陶瓷相、陶瓷-聚合物界面和介入路徑上的有效傳輸。
2）因此，所獲得的 PIC?CSE 表現出高離子電導率、卓越的靈活性和強大的機械強度。 PIC?CSE 包含聚偏二氟乙烯 (PVDF) 和 60 wt% PCIL 涂層的 Li3Zr2Si2PO12 (LZSP) 填料，其離子電導率為 0.83 mS cm?1，優異的 Li+ 離子遷移數為 0.81，伸長率為～ 25 °C 時可實現米級生產 300%。其鋰金屬軟包電池具有424.9 Wh kg?1的高能量密度（不包括包裝膜）和穿刺安全性。
這項工作為設計具有商業可行性的 PIC?CSE 鋪平了道路
參考文獻
Lei Zhu, et al, Tunneling Interpenetrative Lithium Ion Conduction Channels in Polymer-in-Ceramic Composite Solid Electrolytes, J. Am. Chem. Soc., 2024
https://doi.org/10.1021/jacs.3c11988
