自组装簇拓扑结构复合固态电解质助力高性能锂金属电池

为解决固态锂金属电池(SSLMBs)中无机/聚合物界面兼容性差导致的离子传输受阻和枝晶抑制难题，研究人员通过轮状钛氧簇(TOC@PEG)自组装构建多孔拓扑结构，开发出兼具高离子电导率(60°C下2.32×10?3 S cm?1)和优异枝晶抑制能力的PEO基复合电解质。该材料使Li||Li对称电池实现6000小时稳定循环，LiFePO4(LFP)全电池在60°C/0.5C下800次循环容量保持率达85.5%，为固态电池界面工程提供新思路。

　　

在推动固态锂金属电池(SSLMBs)实际应用的过程中，结合无机材料与聚合物优势的复合固态电解质(CSEs)被视为突破性解决方案。然而传统体系存在相间相容性差的问题，导致离子传输通道断裂且机械强度不足。最新研究通过聚乙二醇(PEG)修饰的轮状钛氧簇(TOC@PEG)自组装，巧妙构建出具有多孔拓扑结构的创新电解质体系。这种基于聚环氧乙烷(PEO)基质的复合材料展现出惊人性能：60°C时锂离子电导率高达2.32×10^?3 S cm^?1，组装的锂对称电池在0.1 mA cm^?2电流密度下实现创纪录的6000小时稳定循环。更令人振奋的是，采用磷酸铁锂(LiFePO₄/LFP)正极的全电池在严苛条件下表现卓越——60°C/0.5C倍率800次循环后容量保持率85.5%，35°C/0.2C条件下300次循环后仍保持95.4%容量。这项突破性工作通过分子拓扑工程同时解决了界面相容性与离子传输两大核心难题，为下一代高能量密度电池开辟了新路径。