随着便携电子设备、电动汽车和电网储能系统的快速发展，对高能量密度电池的需求不断增加。然而，锂离子电池（LIBs）由于受到嵌入化学的限制以及安全性的关键问题，难以满足这些日益增长的需求。固态锂金属电池（SSLMBs）因其高能量密度和高安全性而被认为是下一代能源存储系统。当固体电解质（SSE）的厚度降低到小于30微米时，电池的能量密度有望超过400 Wh kg⁻¹。然而，超薄电解质在机械强度方面面临巨大挑战，这会导致安全性和循环寿命问题。
近日，上海科技大学刘巍团队通过原位热固化将聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）基电解质填充到多孔电纺聚丙烯腈（PAN）纤维膜中，制备了一种厚度仅为10微米的自支撑、可扩展且超薄的固体聚合物电解质。这种超薄电解质在室温下展现出高达8.8×10⁻⁴ S cm⁻¹的离子电导率。PAN纤维膜不仅提供了良好的机械强度，还能形成富含Li₃N的固体电解质界面，从而稳定锂金属负极。将这种超薄电解质与锂箔和高负载量的LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂（NCM811）正极配对的软包电池，实现了380 Wh kg⁻¹的质量能量密度和936 Wh L⁻¹的体积能量密度。这项研究为纤维增强膜在高性能固态电池中的潜力提供了新的见解。
该成果以“Fiber-Reinforced Ultrathin Solid Polymer Electrolyte for Solid-State Lithium-Metal Batteries”为题发表在“Advanced Functional Materials”期刊，第一作者是Zhang Yining。
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