仿生竹节结构复合固态电解质构建分级离子通道实现高安全高比能锂金属电池

为解决复合固态电解质(CSEs)因聚合物高结晶度、无机填料聚集和异质界面导致离子电导率下降的难题，研究人员通过静电纺丝与原位自组装技术，开发出具有"中空通道引导-节点强化"竹节仿生结构的PHLM-CSE电解质。该材料通过MOF与LLZTO(Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12)协同作用，在50°C下实现5.04×10?4 S·cm?1的高离子电导率，NCM811全电池800次循环容量保持率达95.2%，为下一代固态锂金属电池(SSLMBs)提供了创新解决方案。

　　

受竹子"中空通道引导-节点强化"独特结构的启发，科研团队创新性地将静电纺丝技术与原位自组装相结合，研制出仿生竹节结构复合固态电解质(PHLM-CSE)。这种智能材料巧妙融合了金属有机框架(MOF)和石榴石型LLZTO(Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂)填料的优势，如同在聚合物基质中构建起四通八达的锂离子高速公路网。理论计算揭示，MOF的加入就像给锂离子(Li⁺)配备了特快专列，通过优化溶剂化环境使离子迁移速度飙升。在50°C工作温度下，这种电解质展现出5.04×10^?4 S·cm^?1的超导性能，锂离子迁移数高达0.64。更令人惊叹的是，采用该电解质的锂金属对称电池实现了3400小时以上的马拉松式稳定循环，而搭配NCM811正极的全电池在1C倍率下经过800次充放电后，容量保持率仍高达95.2%，为高安全、长寿命固态电池的研发开辟了新航道。