锂离子电池具有较高的能量密度，在商业应用中占据主流。然而，锂离子电池的安全性却一直困扰着其实际使用。近年来，研究人员一直尝试着开发安全性能更高的全固态锂离子电池（SSB）。聚环氧乙烷（PEO）由于具有较低的玻璃化转变温度和良好的锂盐溶解能力而被广泛研究，目前，聚环氧乙烷基全固态电解质（PEO-ASPEs）具有高效，安全的优点，以成功商业化并应用于全球多个国家和地区的电动汽车的研发中。然而，PEO-ASPEs仍具有高压稳定性差和电子转移数量低的缺点，急需一种能够提高PEO-ASPEs综合性能的制备方法。

近日，中国科学院物理研究所的胡勇胜研究员团队提出了一种全新的策略，显著提高了PEO-ASPEs的高压稳定性和电子转移能力，并有效抑制了锂枝晶的生长。

本文要点：

1）该工作提出了一种自下而上的设计策略，通过原子转移自由基聚合(ATRP)设计并合成了改性三氟乙基甲基丙烯酸酯（PTFEMA），基于该聚合物制备的含氟高分子全固态聚合物电解质（FMC-ASPE）显著提高了PEO-ASPEs的高压稳定性和电子转移能力，并通过抑制阴极的副反应有效抑制了锂枝晶的生长。

2）此外，该工作制备的FMC-ASPE还具有高韧性和高热稳定性，综合提升了全固态电解质的性能，由FMC-ASPE组装而成的全固态锂金属电池表现出较长的循环寿命（>200次）。

3）该工作还测试了该设计策略用于全固态钠金属电池的有效性，实验结果表明，该策略制备的改性电解质在钠金属电池中也具有提升效果。

Su, Y., Rong, X., Gao, A. et al. Rational design of a topological polymeric solid electrolyte for high-performance all-solid-state alkali metal batteries. Nat Commun 13, 4181 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-31792-5

https://doi.org/10.1038/s41467-022-31792-5