固态电解质在常温下的低离子电导率以及与电极材料不理想的兼容性阻碍了固态电解质在高安全性和高能量密度锂金属电池中的实际应用。本文通过在丁二腈（SN）-双（三氟甲基磺酰基）亚胺锂（LiTFSI）电解质中引入三维芳纶纳米纤维（ANF）框架，制备了一种超高离子电导率复合电解质。理论计算和实验表征显示，基于ANF框架的复合电解质（CPE）具有双重快速离子通道：一条是沿着三维ANF框架的Li+通道，酰胺基团与Li+之间存在配位作用（尤其是SN与ANF之间的Li+通道）；另一条是沿着SN分子的Li+通道，以Li(SN)x+簇的形式存在。同时，ANF的-NH基团和SN的氰基之间的氢键作用捕获了游离的SN分子，提高了与金属锂的化学相容性。设计精良的CPE膜厚度仅为24 µm，但却具有高达1.69 × 10-3 S cm-1的Li+电导率。值得注意的是，Li|CPE|LiFePO4电池在30 °C下具有较长的循环寿命（0.5 C，循环次数大于300 次，容量保持率为94.3%）。全固态Li||LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电池具有20 mg cm−2的超高活性质量负载，也显示出卓越的循环性能。
复合电解质膜的制备过程示意图和表征
复合电解质的性能
对ANF框架作用的了解
Li||Li对称电池性能
全固态锂电池在30 °C下的电化学性能
原文链接： https://doi.org/10.1002/aenm.202403565
通讯作者： Lehao Liu, Meicheng Li
文章来源：高分子能源
《钠离子电池技术发展与产业前景研究报告》
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