氧化物陶瓷電解質（OCEs）因其在固態鋰金屬電池中的潛力而備受關注，主要在于其高彈性模量在理論上能夠有效阻止鋰枝晶的生長。然而，在實踐中，OCEs難以承受超過1 mA/cm2的臨界電流密度，主要原因包括晶界引發的鋰金屬滲透、電極-OCE界面的副反應以及缺陷演化（如晶粒生長與裂紋擴展）導致的局部電流集中和機械失效。鑒于此，來自美國加州大學爾灣分校的Huolin L. Xin團隊設計了一種通過動態交聯的非質子型聚合物（含有非共價-CH?···CF?鍵）與離子導電陶瓷混合而成的塑料陶瓷電解質（PCE）。這種電解質通過兩步動態缺陷去除機制實現自愈與修復，顯著減少了鋰金屬滲透引起的熱點并降低了化學機械降解。研究表明，該電解質在Li?-Li?電池中具有超過2000小時的壽命，并在1 mA/cm2下表現出優異的穩定性。此外，在PCE與Li?間引入一層聚丙烯酸緩沖層后，當與4.2 V零應變陰極配對時，循環壽命超過3600次。這項研究為固態鋰金屬電池的高性能電解質開發提供了新思路。
文章要點：
(1) 該研究設計了一種自愈型塑料陶瓷電解質，通過動態高分子網絡實現鋰金屬電池的長期穩定性和高性能。
(2) 該電解質通過減少熱點和缺陷的動態修復機制，顯著提高了鋰金屬電池的壽命和耐受臨界電流密度的能力。
參考資料：
He, Y., Wang, C., Zhang, R. et al. A self-healing plastic ceramic electrolyte by an aprotic dynamic polymer network for lithium metal batteries. Nat Commun 15, 10015 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53869-z
doi.org/10.1038/s41467-024-53869-z
