自支撑聚(1,3-二氧戊环)固态电解质膜的创新制备及其在锂金属电池中的稳定性能研究

针对传统PDOL基固态电解质依赖支撑框架导致性能评估失真的问题，研究人员通过预聚-辊压工艺首次实现自支撑PDOL-SE膜的制备。该材料在30°C下展现0.122 mS cm?1 离子电导率和0.93锂离子迁移数，组装的LiFePO4 |PDOL-SE|Li软包电池循环150次后容量保持率达91%，为精确解析PDOL本征电化学特性提供新范式。

　　

锂金属电池（LMBs）因其理论比容量高达3860 mAh g^?1
的金属锂负极，被视为突破现有锂离子电池能量密度瓶颈的终极选择。然而液态电解质的易燃易挥发特性引发严重安全隐患，而传统固态电解质又面临界面阻抗大、制备工艺复杂等挑战。聚(1,3-二氧戊环)(PDOL)凭借优异的界面相容性和与现有产线的适配性崭露头角，但长期受困于必须依赖支撑骨架的窘境——这不仅导致残余单体干扰性能评估，更会加速电池失效。

中国科学院海西研究院团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表的研究中，开创性地通过锂盐引发开环聚合(ROP)结合辊压成型技术，首次制备出无需支撑框架的自支撑PDOL固态电解质膜(PDOL-SE)。关键技术包括：1)采用LiPF₆
或LiDFOB引发DOL预聚合；2)通过可控辊压工艺调控膜厚度与机械强度；3)使用LiFePO₄
正极组装软包电池进行全电池测试。

【Results and discussion】部分揭示：LiDFOB引发的PDOL-SE在30°C下实现0.122 mS cm^?1
的离子电导率，其0.93的超高锂离子迁移数(t_Li+
)显著优于多数聚合物电解质。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实该工艺可完全消耗DOL单体，X射线衍射(XRD)显示无定形特征利于离子传输。电化学测试中，Li|PDOL-SE|Li对称电池在0.2 mA cm^?2
下稳定循环500小时，而LiFePO₄
|PDOL-SE|Li全电池在0.5C倍率下首圈放电比容量达143.9 mAh g^?1
，150次循环后容量保持率91%，库仑效率始终高于99.8%。

【Conclusion】指出该研究突破PDOL必须复合支撑骨架的传统认知，首次揭示其本征电化学性能：1)辊压工艺诱导的聚合物链取向提升离子传输效率；2)完全消除的单体残留解决界面副反应难题；3)简易的成型技术具备产业化潜力。这项工作不仅为PDOL基电解质研究建立新标准，更为高能量密度固态电池开发提供普适性制备策略。