采用富镍LiNi_xCo_yMn_1−x−yO₂（x>0.7）正极的锂金属电池有望突破目前锂离子电池的能量密度极限。然而，含有游离活性溶剂的传统电解质极易分解，尤其是在锂阳极和高压阴极的界面处。

在此，华中科技大学黄云辉教授，Henghui Xu，武汉理工大学Zhuo Li开发了一种复合准固体电解质（CQSE），利用硫酸化Al₂O₃（S-Al₂O₃）桥接的三醋酸纤维素（CTA）来稳定电解质和电极之间的界面。

文章要点

1）S-Al₂O₃通过与阴离子的配位相互作用竞争性地解离Li⁺，从而促进形成以普遍的离子对和聚集体为特征的独特溶剂化结构。此外，S-Al₂O₃与CTA的配位形成S-Al₂O₃桥接的CTA分子链网络，增强了CQSE的机械强度并固定了自由液体分子。

2）CQSE在室温下表现出高达7.4MPa的增强拉伸强度和1.8×10⁻³ S cm⁻¹的高离子电导率。此外，CQSE不仅可以抑制电极-电解质副反应，还可以形成富含无机物的固体/阴极电解质中间相。

3）因此，Li|CQSE|LiNi_0.83Co_0.11Mn_0.06O₂(NCM83)电池在1 C下经过1000次循环后仍保留84%的容量，而软包电池在0.5 C下经过250次循环后仍保留80%的容量。

参考文献

Yi Hu, et al, Strengthened High-Concentration Quasi-Solid Electrolytes for Lithium Metal with Ultralong Stable Cyclability, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c09760

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09760