固态锂电池（SSLBs）具有安全性高、能量密度高等优点，具有广阔的应用前景。但由于固态电解质的离子导电性较低、电解质-电极界面电阻较大等缺点严重阻碍了SSLBs的发展。

近日，武汉理工大学刘金平教授报道了首次设计了一种以PVDF-HFP为基质的盐中聚合物固体电解质（PISSE），并将其组装成具有全PISSE渗透3D正极的集成化SSLB。

文章要点

1）与传统的SSLBs相比，所开发的集成化SSLB具有两个主要优点：i）PVDF-HFP基PISSE，含有结晶的PVDF用于保持电解质的机械性能，并且含有大量用于溶解大量锂盐的F基团，尽管没有任何填料、交联剂和特殊的微观结构调整，但在没有游离溶剂的情况下，在RT下表现出高的离子导电性（1.24×10^-4 S cm^-1）。此外，由于PISSE具有宽的电化学稳定窗口（4.7 V vs Li⁺/Li），因此可以使得最先进的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）正极进行高压操作；ii）将PISSE完全渗透到3D电极中，不仅可以实现与液体电解质（LEs）类似的最大界面接触，而且有助于保持电极和整个器件的稳定性。

2）得益于低成本，无毒，易于制备，三维结构，以及优异的电化学稳定性等特点，研究人员选择了TiO₂作为模型电极材料。此外，通过简单地将两个TiO₂//Li电池串联封装，就可以获得与商用锂离子电池相当的高电压。

3）实验结果显示，这种集成化SSLB在0.1 C下具有250 mAh g^-1的高可逆放电容量，优异的倍率性能和良好的循环稳定性，综合性能甚至接近液体锂电池的同类产品，远远好于相应的三明治结构的固态锂电池。其面积和体积性能也可媲美商用薄膜锂微电池。由两个单元串联而成的软包电池具有3.7 V的电压平台，可以在不同的弯曲状态和滥用测试（切割、穿孔和折叠）下正常工作，从而突出了其良好的安全性。

参考文献

Wenyi Liu, et al, Designing Polymer-in-Salt Electrolyte and Fully Infiltrated 3D Electrode for Integrated Solid-State Lithium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202101537

https://doi.org/10.1002/anie.202101537