固態(tài)電解質(zhì)作為構(gòu)建高安全、高能量密度電池體系的重要材料，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中，復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)已展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，它有望結(jié)合無機電解質(zhì)的高離子電導率與聚合物電解質(zhì)優(yōu)異的界面相容性的優(yōu)點，因而具有突出的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院等提出了一種新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功實現(xiàn)了離子傳導與機械柔性的解耦。該電解質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)由垂直排列的LixMyPS3（LiMPS，M為Cd或Mn）納米片層與聚氧化乙烯（PEO）層交替堆疊而成。

　　研究團隊從自然界生物礦物的精巧結(jié)構(gòu)中汲取靈感，設(shè)計并構(gòu)筑了一種PA-LiMPS/PEO復(fù)合電解質(zhì)。該設(shè)計克服了離子在LiMPS納米片沿著平面?zhèn)鬏敽涂缙矫鎮(zhèn)鬏數(shù)母飨虍愋?，在?fù)合電解質(zhì)中構(gòu)建了連續(xù)的垂直離子傳輸通道，并以聚合物作為可形變的支撐框架維持該通道的完整性，從而實現(xiàn)離子傳導能力與機械柔性之間的解耦。

　　團隊成功解決了LiMPS納米片內(nèi)鋰離子傳輸?shù)母飨虍愋詥栴}。形成的二維連續(xù)超離子傳導通道，使PA-LiCdPS/PEO的室溫離子電導率比無序排列的RA-LiCdPS/PEO高出三個數(shù)量級。此外，PA-LiCdPS/PEO和PA-LiMnPS/PEO電解質(zhì)都表現(xiàn)出類似聚合物的機械柔韌性，有利于與電極保持緊密接觸。

　　研究發(fā)現(xiàn)，PA-LiMPS/PEO電解質(zhì)展現(xiàn)出顯著優(yōu)于傳統(tǒng)硫化物電解質(zhì)的空氣穩(wěn)定性，其核心優(yōu)勢源于LiMPS材料的本征穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。

　　該研究成功開發(fā)了一種高性能的PA-LiCdPS/PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其突破性在于解決了傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)中離子電導率與機械柔性不可兼得的核心矛盾。此外，研究進一步拓展出具有類似結(jié)構(gòu)的PA-LiMnPS/PEO電解質(zhì)體系，其在保持高離子電導率的同時，更兼具元素可用性優(yōu)勢、良好的空氣穩(wěn)定性以及無壓運行潛力，展現(xiàn)出突出的實用化前景。

　　相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。

PA-LiMPS/PEO復(fù)合電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

以PA-LiCdPS/PEO為電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池的電化學性能