固態(tài)電解質(zhì)被認為是替代液態(tài)電解液以構(gòu)建更安全電池的有效解決方案，但它們的離子電導(dǎo)率低或接觸歐姆阻抗大。

東華大學(xué)丁彬、閆建華等通過室溫下在多孔聚酰亞胺納米纖維（PI NF）薄膜中自聚合商業(yè)液態(tài)電解液（1,3-二氧戊環(huán)（DOL）、1,2-二甲氧基乙烷（DME）、雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰（LiTFSI）以及LiPF₆）獲得了一種具有高導(dǎo)電性和熱機械穩(wěn)定的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)（QSE）。

圖1 材料制備及表征

具體而言，首先采用溶膠-凝膠靜電紡絲，然后進行階梯熱處理，制備具有550°C高耐熱性的多孔PI NF薄膜，最后在25°C下在多孔NF薄膜中由LiPF₆引發(fā)DOL自聚合。作者發(fā)現(xiàn)LiTFSI可以促進自聚合反應(yīng)，DME可以固化QSE并提高熱穩(wěn)定性。

此外，PI中的酰亞胺環(huán)對聚二氧戊環(huán)（PDOL）具有很強的親和力，有利于形成具有均勻離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的致密QSE薄膜，有助于建立均勻的Li⁺通量。

圖2 材料的物化性質(zhì)

因此，所得QSE薄膜表現(xiàn)出2.9 × 10^-3 S cm^-1的高室溫離子電導(dǎo)率、31 MPa的高機械強度和160 °C的高耐熱性。具有 ≈18.7 mg cm^-2高正極負載的LiFePO₄||QSE||Li電池，在0.5 C的高電流密度下表現(xiàn)出出色的循環(huán)性能和穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面，室溫下經(jīng)過200次循環(huán)后容量保持率為91.8%。

總之，所制備的PIQSE薄膜為構(gòu)建熱機械穩(wěn)定的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)提供了一種有前景的解決方案，以實現(xiàn)高能和安全的準(zhǔn)固態(tài)鋰電池。

圖3 電化學(xué)性能

Constructing Highly Conductive and Thermomechanical Stable Quasi-Solid Electrolytes by Self-Polymerization of Liquid Electrolytes within Porous Polyimide Nanofiber Films. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201496