寄生锂枝晶的形成和延迟的离子扩散动力学制约了固态电池（SSBs）在高面积容量负载下的应用。

近日，西北工业大学马越教授提出了一个模块化设计平台，以优化多尺度下的离子扩散，实现SSB中高面积容量正极负载的实际应用。

文章要点

1）采用具有伯氨基端基的导锂聚醚胺(PEA)对羟基锡酸锌(PEA@ZHS)(阻燃结构单元)进行改性，同时在PEO(PX-PEA@ZHS)基质中以最佳的质量比引入尼龙6(PA6)(机械刚性组分)，以平衡机械强度、离子导电性和阻燃敏感性。ZHS填充剂是一种新型、无毒的阻燃剂，广泛用于聚合物材料(聚烯烃、聚酯和环氧树脂)。

2）PEA和PEO之间的等结构聚合物性质保证了PEA@ZHS无机纳米粒子在PEO基质中具有良好的分散性。与PA6聚合物偶联后，杂化SPE不仅表现出良好的阻燃性能，而且具有良好的杨氏模数（3.41 GPA）。此外，将PEA分子接枝到乙炔黑(PEA@C)上，在致密填充的正极中建立了离子-电子双导电网络。值得注意的是，通过改变聚合物共混物的组成、添加剂的含量以及离子导电剂在正极中的接枝量，可以精细地定制跨所有关键组件的多尺度离子扩散，从而实现了SSB的模块化优化平台。

3）结果表明，由PX-PEA@ZHS电解质和厚层LFP正极（12.4 mg cm^-2）组装而成的电池样机，其面积容量达到1.64 mAh cm^-2，循环稳定性和耐温性能优于110 ℃，有望应用于高能量、热稳定的储能系统中。

参考文献

Min Zhang,et al, Constructing the high-areal-capacity, solid-state Li polymer battery via the multiscale ion transport pathway design, Materials Today (2022)

DOI: 10.1016/j.mattod.2022.04.004

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.04.004