陶瓷聚合物复合固体电解质（PIC−CSE）比单独的有机或无机固体电解质具有重要的优势。在传统的 PIC-CSE 中，离子传导路径主要局限于陶瓷，而与陶瓷-聚合物界面相关的更快路径仍然被阻塞。这一挑战与两个关键因素相关：(i) 由于陶瓷聚集，难以建立广泛且不间断的陶瓷-聚合物界面； (ii) 陶瓷-聚合物界面由于其固有的不相容性而对导电离子无响应。

在这里，拉德堡德大学Junchao Chen，上海交通大学Weiping Tang，复旦大学Yongyao Xia提出了一种策略，通过引入聚合物相容的离子液体（PCIL）来调节陶瓷和聚合物基体之间的关系。

文章要点

1）这种中介作用涉及 PCIL 的极性基团与陶瓷表面上的 Li⁺ 离子的相互作用，以及 PCIL 的极性组分与聚合物链之间的相互作用。该策略解决了陶瓷聚合问题，从而产生统一的 PIC−CSE。同时，它通过建立互穿通道来激活陶瓷-聚合物界面，促进Li⁺离子在陶瓷相、陶瓷-聚合物界面和介入路径上的有效传输。

2）因此，所获得的 PIC−CSE 表现出高离子电导率、卓越的灵活性和强大的机械强度。 PIC−CSE 包含聚偏二氟乙烯 (PVDF) 和 60 wt% PCIL 涂层的 Li₃Zr₂Si₂PO₁₂ (LZSP) 填料，其离子电导率为 0.83 mS cm⁻¹，优异的 Li+ 离子迁移数为 0.81，伸长率为～ 25 °C 时可实现米级生产 300%。其锂金属软包电池具有424.9 Wh kg⁻¹的高能量密度（不包括包装膜）和穿刺安全性。

这项工作为设计具有商业可行性的 PIC−CSE 铺平了道路

参考文献

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