具有高能量密度的锂金属电池（LMBs）非常适合储能，但在液体电解质中会遭受枝晶生长和副反应等严重问题。因此，开发具有高机械强度，离子电导率和相容界面的固体电解质具有重要意义。

近日，北京化工大学刘文教授，孙晓明教授报道了一种硫醇支化的固体聚合物电解质（SPE），该电解质具有高的Li⁺电导率（室温下为2.2 6×10⁻⁴ S cm^-1）和良好的机械强度（9.4 MPa）/韧性（≈500%），从而有效解决了聚合物电解质的离子电导率和机械稳定性之间的权衡问题。

文章要点

1）SPE（M-SPEGDA）是由金属有机骨架(MOF)、四(3-巯基丙酸)季戊四醇(PETMP)和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)通过多个C-S-C键共价交联而成。此外，SPE还表现出高的电化学窗口（>5.4V）、低的界面阻抗（<550V）和令人印象深刻的Li⁺迁移数（t_Li+Ω=0.44）。此外，具有松散的硫醇支链结构的MOF和PETMP的引入导致较低的玻璃化转变温度（−56.7 °C）和聚（乙二醇）（PEG）链的自由迁移性，而较强的C-S-C键可确保出色的机械性能，因此克服了机械强度和离子电导率之间的折衷。

2）具有硫醇支化SPE的Li || Li对称电池在超过1300 h的循环测试中显示出高稳定性。此外，Li|M-S-PEGDA|LiFePO₄全电池的放电容量为143.7 mAh g-1，在0.5 C的500个循环后仍保持85.6％，这是迄今为止SPE最佳性能之一。

该工作开发的硫醇支化聚合物电解质有望改变聚合物电解质的分子设计，并显示出稳定，柔性固体LMB的良好可行性。

Hangchao Wang, et al, Thiol-Branched Solid Polymer Electrolyte Featuring High Strength, Toughness, and Lithium Ionic Conductivity for Lithium-Metal Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202001259

https://doi.org/10.1002/adma.202001259