强偶极矩与电荷转移协同策略构建宽温域稳定固态锂金属电池聚合物电解质

为解决锂金属电池(LMBs)中硝酸盐分解不完全导致的固态电解质界面(SEI)不均匀问题，研究人员通过引入POP-SO3H@Zn(NO3)2填料，开发出具有强偶极矩和增强电荷转移特性的复合固态电解质(CSEs)。该研究成功催化NO3?和TFSI?分解，形成富Li3N-LiF的SEI层，使Li/CSEs/LFP电池在30-100°C宽温域和1C-5C倍率下均展现优异循环稳定性，为高性能固态电池设计提供新思路。

　　

这项突破性研究揭示了复合固态电解质(CSEs)的创新设计策略。通过将POP-SO₃H@Zn(NO₃)₂功能填料引入聚氧化乙烯(PEO)基电解质，独特的强偶极矩效应和电荷转移增强特性犹如"分子级催化剂"，有效破解了NO₃^?和双(三氟甲磺酰)亚胺阴离子(TFSI^?)的化学惰性难题。这种"离子高速公路"设计不仅加速了锂离子(Li⁺)迁移，更在电极界面自发构筑起富含氟化锂(LiF)/氮化锂(Li₃N)/锂锌合金的多层保护屏障。实验证实，采用该电解质的锂金属电池在酷暑(100°C)至严寒(30°C)的极端环境下，仍能保持稳定的充放电性能，即使面对高镍正极(Ni₉₀Co₅Mn₅)和磷酸铁锂(LFP)体系也展现出卓越的安全性和循环寿命。这项研究为突破固态电池温度限制提供了全新的材料设计范式。