由于全固态电池（ASSBs）具有提供高能量密度和良好安全性能的潜力，因此正在广泛研究其作为下一代电池。特别地，固态电解质（SEs）有望使利用锂金属作为负极，从而具有高能量密度。但是，由于SEs处理的困难，通常使用大量SEs材料，导致实验室规模的ASSBs中的电解质层很厚（最多1毫米），显著降低了电池的实际能量。为了获得高能量全固态电池（ASSBs），固态电解质（SEs）必须薄，机械坚固并且具有与电极材料形成低电阻界面的能力。将无机SEs嵌入到有机聚合物中，使其具有高导电性和柔韧性。但是，这种固态电解质聚合物基质（SEPM）的性能高度依赖于有机和无机组分之间的微观结构和相互作用。近日，加州大学圣地亚哥分校刘平报告了从多硫化锂，磷硫化物和亚乙基硫（ES）的溶液中合成独立的超薄（60μm）SEPM的研究，其中多硫化物触发ES的原位聚合和Li₃PS₄的形成。优化了反应物比率，以实现2×10^-5 S cm^-1的室温电导率。低温电子显微镜证实了β-Li₃PS₄和PES（聚乙撑硫醚）的均匀纳米分布。

文章要点：

1）通过原位聚合反应在无机和高分子纳米域之间具有潜在化学相互作用而合成固体高分子电解质基质（SEPM）的溶液合成。β-Li₃PS₄被选为无机SE因为比典型的氧化物系的SE具有较高的离子导电性。然后在该SE基体中原位聚合聚乙撑硫醚（PES），通过多硫化物与β-Li₃PS₄形成键形成β-Li₃PS₄-S-PES纳米复合材料。

2）XRD，拉曼和FTIR结果证实了结晶的Li₃PS₄的共存，低温透射电子显微镜（Cryo-TEM）和扫描TEM /能量色散X射线光谱学证实了无机SEs和聚合物基体的纳米级分布，经过成分优化后在室温下产生的离子电导率为2.91×10^-5 S cm^-1。

3）借助无纺布支架，展示了一种可弯曲的超薄SEs，可实现ASSBs出色的电化学性能。

总的来说，研究出用于形成纳米复合电解质的溶液合成方法，同时，该电解质薄，机械强度高且具有导电性，所有的这些属性对于实现实用的全固态电池都是必不可少的。这项工作的意义在于，代表了一种合成方法，可以实现易于加工，薄且机械稳定的高性能固体电解质层。

Li, Yejing,et al, Thin Solid Electrolyte Layers Enabled by Nanoscopic Polymer Binding, ACS Energy Lett.,2020

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00040

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00040