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为解决非固体电解质的安全问题并提升锂电池性能，研究人员开展 LFP 复合正极与单离子传导聚合物电解质（SICPE，又称 SMICE）适配研究。制备不同配比和负载量的 LFP|SMICE 正极，发现 60% 配比、1.1 mg cm?2 负载量性能最优，循环稳定性佳，为固态电池发展提供方向。
在锂离子电池的发展进程中，安全性与稳定性始终是制约其进一步突破的关键瓶颈。传统液态电解质虽具备高离子传导率，但存在易泄漏、热稳定性差等问题，可能引发电池起火甚至爆炸，严重威胁用户安全。与此同时，提升电池能量密度和循环寿命也是行业持续追求的目标。在此背景下，固态电解质因其良好的热稳定性和安全性，成为替代液态电解质的理想选择。然而，固态电解质与正极材料的界面相容性、离子传导效率等问题，又成为阻碍其实际应用的新挑战。如何优化正极材料与固态电解质的匹配，从而兼顾电池的安全性与性能表现，成为当前研究的热点与难点。
为了攻克上述难题，研究人员开展了关于 LiFePO?（LFP）复合正极与单离子传导聚合物电解质（Single-Ion Conducting Polymer Electrolyte，SICPE，又称 Solid Molecular Ionic Composite Electrolyte，SMICE）的适配性研究。该研究基于 PBDT/LiFSI/MPPIFSI 分子离子复合物（Molecular Ionic Composite，MIC）构建的 SICPE 膜，通过调控 LFP 复合正极中活性物质的质量百分比和负载量，探究其对电池性能的影响。研究成果发表在《Applied Surface Science Advances》，为固态锂电池的发展提供了重要的理论与实验依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，制备了基于 LFP、炭黑和 PVDF 的复合正极，通过调整 LFP 活性物质的质量百分比（不同配比）和负载量（mg cm?2），构建了多种正极样品；随后，将这些正极与基于 PBDT/LiFSI/MPPIFSI MIC 的 SICPE 膜组装成 CR2032 型扣式电池；最后，对组装好的电池进行了一系列性能测试，包括不同电流倍率下的充放电测试、循环稳定性测试等，以评估电池的容量、倍率性能和循环寿命。
不同配比和负载量对 LFP|SMICE 正极性能的影响
研究人员制备了具有不同 LFP 活性物质质量百分比（配比）和负载量的 LFP 复合正极，并将其与 SICPE 膜组装成电池。通过测试发现，当 LFP 配比为 60%、负载量为 1.1 mg cm?2 时，LFP|SMICE 正极表现出最优性能。在 C/10 电流倍率下，其容量达到 126 mAh g?1；在 1C 电流倍率下，容量为 93 mAh g?1。这表明该配比和负载量下，正极材料与 SICPE 膜实现了良好的界面匹配，离子传导效率较高，使得电池在不同倍率下均能展现出较好的性能。
循环稳定性测试结果
对最优配比和负载量的 LFP|SMICE 正极电池进行循环稳定性测试，结果显示，在经历 555 次循环后，电池的容量保持率为 90.77%。这一结果表明，LFP 复合正极与 SICPE 膜的组合具有良好的循环稳定性，能够在长期使用中保持较高的容量，为电池的实际应用提供了重要保障。
研究结论表明，LFP 复合正极与 SICPE 的结合具有显著的优势，不仅能够提升锂离子电池的稳定性和性能，还能有效缓解非固体电解质带来的安全问题。通过优化 LFP 在复合正极中的负载量和组成配比，确定了与 SMICE 配合时呈现最佳效果的条件，即 60% 的配比和 1.1 mg cm?2 的负载量。该研究为固态锂电池的正极材料与电解质匹配设计提供了明确的方向和关键参数，有助于推动固态锂电池的研发与产业化进程，在提升电池安全性的同时，为提高电池能量密度和循环寿命开辟了新路径，对锂离子电池领域的发展具有重要的科学意义和实际应用价值。
