用于安全锂电池的固体聚合物电解质通常具有柔韧性，并且易于加工，但是其离子电导率有限且机械强度较低。研究发现，将纳米/微米尺寸的填料引入聚合物电解质可有效解决这些问题，而要形成可渗滤的填料网络以实现有效的Li+传导仍然具有挑战性。

近日，南京大学鲁振达教授，美国佐治亚理工学院Nian Liu报道了使用天然纤维素纤维和可Li+传导的陶瓷纳米颗粒，成功开发了具有3D纤维素/陶瓷网络的复合聚合物电解质（CPE）。天然纤维素纤维是一种极有前途的可再生材料，具有出色的化学稳定性，热稳定性和出色的机械强度。

文章要点

1）单分散陶瓷纳米填料首先形成由杂化纤维素纤维自组装驱动的互连网络。分层纤维素骨架为陶瓷填料提供了空间导向，并牢固地支撑了整个结构。热稳定性和电化学稳定性以及足够的机械强度和低成本，适用于实际CPE。

2）注入聚合物电解质后，所得复合电解质既可提供3D连续Li⁺传导路径，以实现高Li⁺电导率，又具有足够的机械强度以抑制枝晶。

3）结果显示，纤维素/LAGP-PEO CPE具有较高的Li⁺电导率（在60 °C时为1.1×10^-4 S cm^-1），并且在对称电池体系中表现出更稳定的循环。此外，在全固态LFP-Li全电池中实现了高可逆容量的稳定循环，显示了实际应用的潜力。此外，一系列环境稳定的陶瓷纳米粒子（主动LAGP、被动SiO₂、TiO₂、γ-Fe₂O₃）网络的优异性能，表明了这种纤维素限制的颗粒渗流策略的普适性和通用性。

这种限制纤维素的颗粒渗滤方法可为锂电池提供有效而坚固的固体电解质。

Chao Wang, et al, 3D-Percolated  Ceramic  Nanoparticles  along Natural-Cellulose-Derived Hierarchical Networks for High Li⁺ Conductivity and Mechanical Strength, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02721

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02721