崔屹教授团队近期研究成果集锦

纳米人

2020-04-28

崔屹教授主要研究领域集中在能源存储与转化、纳米显微技术、纳米环保技术、纳米生物技术、先进材料的合成与制造等等。以纳米技术为核心，多学科交叉，多方向并进是崔屹教授课题组研究的重要特点。尤其是在电池纳米技术领域的研究，崔屹教授团队长期以来引领国际研究前沿方向。

继《崔屹教授课题组2019年研究成果集锦》（点击-跳转）后，纳米人编辑部现对崔屹教授团队2020年部分研究成果进行了及时汇总，供大家学习交流。

1. Nature Nanotechnology：液态和固态硫具有不同的面容量

锂硫电池由于其较高的理论比能量和较低的成本而被视为下一代锂电池。锂硫电池中元素态硫S₈的熔点为 115°C，室温下一般以固态形式存在。而近期有研究指出，在电化学电池中，元素硫能够在过冷条件下保持液态。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授课题组通过原位研究，考察了液态硫可能对锂硫电池产生的影响。

本文要点：

1）通过进行电化学生成硫的原位研究，研究人员发现在相同的充电时间段内，液体（过冷）和固体单质硫的面容量具有极大差异。为了控制硫的物理状态，研究人员探索了硫在二维层状材料上的生长。

2）研究发现，当二维层状材料较厚时，表面形成液态硫，边缘生成固态硫。DFT计算表明，这是因为S₈和MoS₂基底之间的结合力只有0.64 eV，这种弱的结合力赋予界面不可润湿性，使得异相成核受到阻碍，从而确保硫在过冷情况下的液态。当施加电压时，MoS₂边缘处具有更高的电场强度，降低了异质成核阻碍，促进了元素硫的产生和局部硫的过饱和，从而驱动硫从边缘润湿和结晶。

3）而当二维层状材料较薄时，譬如单层状态下，无论是边缘还是表面都只会生产液态硫，这可能是因为单层厚度不足以支撑成核的发生。这项研究系统研究了二维材料上不同物理状态的硫的生长行为，并研究了硫的物理状态与面容量的关系，为锂硫电池的设计开发提供了新的认知。

Ankun Yang et al. Electrochemical generation of liquid and solid sulfur on two-dimensional layered materials with distinct areal capacities, Nature Nanotechnology, 2020.

DOI: 10.1038/s41565-019-0624-6

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0624-6

2. Nature Nanotechnology：崔屹携手诺奖得主朱棣文/谭天伟院士，在CO₂制高价值化学品取得新进展！

电化学还原CO₂制高价值化学品是能源和环境领域极具前景，也极具挑战的关键议题。有鉴于此，斯坦福大学崔屹团队携手诺奖得主朱棣文教授，北京化工大学谭天伟教授等人，报道了一种高选择性高稳定性的催化界面设计策略，用于非均相催化CO₂制备C₂高价值化学品。

研究人员构建了一种氮掺杂纳米钻石/Cu纳米颗粒界面，催化制备C₂产物的法拉第效率为63%左右（-0.5 V，RHE），这种催化剂意外地表现出高稳定的催化性能，120 h后仅有19%活性衰减。DFT计算表明，CO在Cu/纳米钻石界面的结合力增强，抑制CO脱附。通过降低CO二聚化的表观能垒，促进C₂产物的生成。对催化剂本征组成和电子结构的调控，实现了对催化界面，以及反应热力学和动力学的最大限度的优化。

Hongxia Wang et al. Synergistic enhancement of electrocatalytic CO₂ reduction to C2 oxygenates at nitrogen-doped nanodiamonds/Cu interface. Nature Nanotechnology 2020.

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0603-y

3. Nature Commun.：机械卷绕制备的互穿型锂金属/锂锡合金箔材用作超高倍率电池负极材料

高比能锂金属电池受限于缓慢的界面锂离子扩散而很难实现高倍率应用。有鉴于此，斯坦福大学的崔屹教授与华中科技大学的孙永明教授等通过将金属锂箔与锡箔进行简单压延与折叠，并结合后续自发进行的合金化反应，成功地制备了一种新型互穿锂金属/锂锡合金箔材。这种三维互穿锂电极在高倍率下优异的电化学性能说明其具有在高比能高功率储能器件中实际应用的潜力。

本文要点：

1）这种新型互穿锂金属锂/锂锡合金箔材由三维交联的金属锂与Li₂₂Sn₅集成的网络构成。得益于高锂离子扩散系数、高亲锂性以及Li-Sn之间适中的电压差，三维纳米结构的Li₂₂Sn₅网络为Li/ Li₂₂Sn₅界面上的快速离子传输提供了丰富的通道和强劲的驱动力。锂离子能够在丰富的Li/ Li₂₂Sn₅界面之间和互穿网络内部进行快速扩散。

2）研究人员发现，Li₂₂Sn₅网络不仅有助于电子的快速传输，而且能够作为载体缓冲金属锂沉积-剥离过程中巨大的体积变化。

3）对称Li/ Li₂₂Sn₅// Li/ Li₂₂Sn₅电池在5mAh/cm²的沉积量和30mA/cm²的超高电流密度下能够实现长达200周的稳定循环。当与1mAh/cm²载量的NCM正极匹配为全电池后，全电池在6C的高倍率下能够实现低倍率下74%的放电容量。此外，LFP// Li/ Li₂₂Sn₅全电池在4mA/cm²的电流密度下循环500周后的容量保持率高达91%。

Mintao Wan et al, Mechanical rolling formation of interpenetrated lithium metal/lithium tin alloy foil for ultrahigh-rate battery anode, Nature Communications, 2020

DOI：10.1038/s41467-020-14550-3

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14550-3

4. JACS：具有高电化学稳定性的新型离子导电氟化醚电解质

对于诸如便携式电子设备和运输之类的应用，非常需要增加电池能量密度。然而，虽然大多数电解质具有高离子电导率但其电化学稳定性比较差，使得许多下一代电池在电解质选择时，受到限制。例如，基于醚的电解质具有高离子电导率，但在4 V以上时氧化不稳定，这导致具有较高能量密度的高压正极材料的限制使用。相反，氢氟醚（HFE）虽然具有高氧化稳定性，但不溶解锂盐，离子电导率较差。近日，斯坦福大学崔屹，鲍哲南等人设计了一种将醚的高离子电导率与氟化化合物的高氧化稳定性结合成单一新型氟化醚化合物的新策略。

文章要点：

1）研究人员采用共价方法，将氟化核心与醚“端基”共价结合。氟化核可导致较高的氧化稳定性，并以高的电荷截断率支持富Ni的正极，如LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC 811），而醚基则使化合物充满了高盐溶解度和离子性电导率。采用这种方式，研究人员设计完成了多种具有离子导电的新型氟化醚化合物。这些化合物在30°C下的离子电导率高达2.7x10 ^-4 S/cm，氧化电压高达5.6 V（四甘醇二甲醚为4 V）。

2）研究发现，LiFSA酰亚胺盐在典型浓度为1 M的这些氟化醚存在下不会腐蚀铝，该氟化电解质具有类似于商业碳酸盐电解质的氧化稳定性，同时能够实现有效的锂金属循环。

3）研究人员将四甘醇二甲醚与广泛使用的氢氟醚进行简单混合发现，混合物仍具有较低的氧化稳定性。因此，将醚和氟化链段共价结合的方法可实现高离子电导率和高氧化稳定性。

4）研究人员通过NMR和MD模拟，探索了这种氟化醚结构-性质之间的关系，研究发现，随着醚段的增加和氟段的缩短，氟化醚中的离子电导率会增加。因此，高离子转移数是由于阴离子与氟化链段之间的特定相互作用。

5）研究人员使用NMC 811作为正极制造了负载为4 mg/cm²的电池，使用这些氟化醚可以将电池循环100次以上，并且电流速率高达C/5。

简而言之，该研究表明，具有高离子电导率和高电化学稳定性的新分子设计是合理设计下一代电池的新策略。

Amanchukwu, Chibueze, et al, A new class of ionically conducting fluorinated ether electrolytes with high electrochemical stability, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI：10.1021/jacs.9b11056

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11056

5. Joule：锂金属主负极的弯曲效应

为了使锂金属负极的开发方面取得进一步进展，研究人员希望引起足够的关注，即通常在锂金属负极中观察到的现象：锂沉积过程中优先在整个电极的上表面积累，锂的这种优先积累在电极的顶部产生了比下部更大的体积膨胀，并阻止了锂离子向下扩散到电极的下部。这种不均匀沉积可能导致主体负极材料无法进行循环。迄今为止，在锂金属负极中这种不均匀沉积的来源和解决方案仍然难以捉摸和探索，尤其是在锂金属负极领域。

有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了电极弯曲度与循环过程中主锂金属负极的结构演变和电化学可逆性之间存在显著相关性：高电极弯曲度会严重加剧多孔电极内部离子浓度和电化学反应的不均匀梯度，从而导致主体锂金属负极尖端表面上的锂枝晶过度生长，以及离子传输受阻和电化学性能下降等问题。

文章要点：

1）通过可控地二维排列二维rGO层，可以在很大的数值范围内调节GA电极的曲率，而不会影响化学成分或孔隙率。

2）低弯曲度垂直排列的rGO电极即使在高容量和高电流密度循环条件下（醚电解质中为5 mAh cm^-2，5 m A cm^-2）也没有枝晶，其CE仍高达99.08％。除了在Li-LFP全电池中具有400个稳定循环外，碳酸盐电解质中的贯通电极也具有均匀结构。相比之下，高弯曲度的rGO电极在单个电镀过程后显示出严重的80 mm厚的枝晶尖端过度生长，仅经过24个循环，负极CE迅速从98.6％衰减到90％，即使电极具有相同的化学组成和孔隙率，在200次循环内仍然会快速发生全电池故障，并且逐渐增加电极的弯曲度。

3）仿真结果表明，延长的离子传输路径会导致上表面局部增强电流密度，从而有力支持了实验观察到的弯曲度加剧。因此，可以确认电极弯曲度对负极可逆性和形态具有重大影响。

总而言之，对于弯曲度所依赖的形态和可逆性演变的新见解不仅为锂离子负极的均质离子输送和稳定电极提供了基本理解，而且为将来进行多个电化学反应系统的设计提供了指导性建议。

Chen et al., Tortuosity Effects in Lithium-Metal Host Anodes, Joule (2020)

DOI：10.1016/j.joule.2020.03.008

https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.008

6. Joule综述: 用于个人热管理的高级纺织品

为了改善人体热舒适性并减少建筑物采暖和制冷的能耗，强调人体及其周围环境能量管理的个人热管理正在成为一种非常具有前景的解决方案。纺织品是人体与外界环境之间的界面，在人体与外界环境的热交换中起着重要的作用。人们正在发明和开发先进的纺织品，以有效地调节人体与周围环境之间的热交换。然而，长期以来，纺织品对个人热管理的研究一直没有得到足够的重视。近年来，高性能纺织品得到较大的发展，有一些已经可以较好地控制人体散热，为提高人体热舒适度和降低建筑能耗提供了有效途径。

有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授等人，讨论了高性能纺织品在个人热管理方面的最新进展（主要是在学术界），包括材料设计、织物性能、基本原理和对能源的影响。

本文要点：

1）首先回顾了用于个人热管理的高级纺织品的最新进展及其在能源效率中的意义。主要讨论了以被动控制人体散热途径为目标的工程特性纺织品，主动增温/降温纺织品，以及根据外界刺激提供适应性个人热管理能力的响应纺织品，最后提出了该领域面临的重要挑战和未来的发展机遇展望。

2）尽管该领域发展迅速，但挑战与机遇并存。首先，需要填补实验室规模的概念验证演示与实际应用和商业化之间的差距。除热管理功能外，还应考虑纺织品的耐磨性：它们能否为人体提供舒适的透气性？在实际使用过程中，它们能否获得合适的机械强度和触感，从而穿着舒适？用于新型纺织品的材料是否对人体具有生物相容性和安全性？经过正常的洗涤过程多次后，它们能否在各个方面保持其性能？还应考虑纺织品的可扩展性：对于大规模工业生产而言，这些材料是否够用且具有成本效益？制造过程是否简单且适合当前可用的制造设施？是否可以根据制造商和服装制造商的意愿将其颜色和样式用于时尚目的？新开发的材料是否环保且易于回收？等等。

3）此外，可将用于个人热管理的高级纺织品与柔性电子设备和能量收集设备集成在一起，以实现具有多种功能的下一代智能纺织品，这些功能包括热舒适性，传感，计算，电子控制和自供电。先进的个人热管理纺织品也可能为电子设备提供增强的散热解决方案，有利于整个系统的稳定和高效运行。

总之，该工作有助于研究人员全面了解该领域的最新进展，并进一步促进该领域在不久的将来取得更多的重大突破。

Yucan Peng et al. Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule, 2020.

DOI: 10.1016/j.joule.2020.02.011

https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.011

7. Nano Lett.：高速锂锰氧化物氢电池

随着传统化石燃料供应的枯竭，太阳能和风能等可再生能源被广泛认为是解决潜在能源危机的替代方法。但是，太阳能和风能等可再生能源是间歇性的，为了将其有效整合到电网中，开发可充电电池等电能存储技术以解决其间歇性问题至关重要。通过将电催化氢气负极与过渡金属氧化物/氢氧化物正极耦合，研究人员成功设计了一种用于电网规模储能的新电池化学。利用氢气逸出，快速动力学和高稳定性的优势，氢负极受制氢和氧化反应（HER和HOR）控制。演示的锰氢和镍氢电池显示出合理的能量密度，快速充电/放电率高，循环寿命长。

有鉴于此，中科大陈维教授，斯坦福大学崔屹教授报道了一种可充电，高速率，长寿命的锂锰氧化物氢电池（LMO-H），该电池在水性电解质中利用了纳米结构的锂锰氧化物正极和氢气负极。

文章要点：

1）选择商用LMO作为正极，选择玻璃纤维作为隔板，并在气体扩散层（GDL）上涂覆Pt/C作为负极，以构建LMO-H电池。GDL在H2负极上的应用促进了H2气体的扩散和运输，这有利于LMO-H电池中的有效气体管理。

2）在LMO-H电池的充电过程中，锂离子将从主体尖晶石LMO结构中提取到水性电解质中，而H₂将在Pt/C催化剂下从负极生成。在放电过程中，由于Pt/C催化剂的高活性HOR，电解液中的锂离子将被插入尖晶石LMO结构中，并且H₂将在负极上被吸收和氧化。

3）LMO-H电池具有〜1.3 V的放电电压平稳期，高比容量（1 C时LMO为83 mAh g-1），高倍率容量（50 C时LMO为69.1 mAh g-1）和长循环稳定性，这归因于HER / HOR氧化还原引起的LMO的快速Li +离子提取/插入的快速动力学。

4）通过在不同电池条件下的系统电化学研究，突出了电催化氢气负极的重要性，并揭示了LMO-H电池的储能机理和高倍率性能。

考虑到现代锂离子电池中大量的锂过渡金属氧化物，当前的LMO-H电池的成功开发可以通过使用不同的锂金属氧化物来设计高级可充电氢电池而开辟新的途径。同时，这项工作为开发用于未来电网规模储能的新型可充电氢电池提供了机会。

Zhengxin Zhu, et al, A High-Rate Lithium Manganese Oxide-Hydrogen Battery, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00044

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00044

8. ACS Nano：改善锂金属复合负极的硅纳米粒子起晶和增强作用

金属锂（Li）负极对于高比能电池的开发至关重要，但一直受到其循环效率低的困扰。电极架构工程对于维持稳定的负极体积并抑制循环过程中的Li腐蚀至关重要。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了通过在石墨烯层之间嵌入硅（Si）纳米颗粒，进一步优化了用于锂金属负极的还原石墨烯氧化物“主体”骨架。

文章要点：

1）通过将Si纳米颗粒嵌入石墨烯层之间，可以进一步优化rGO“宿主”框架。研究发现两个关键作用改善了复合负极材料。首先，Si用作金属Li的形核种子，因此即使没有预先存储的Li也可以确保Li沉积在框架中。其次，通过保持复合负极电势相对于Li/Li⁺低于0.4 V，Li_xSi颗粒得以保留在框架内。它们支撑石墨烯层之间的间隙，并使厚度波动可忽略不计。

2）除了进行电极架构设计之外，研究人员还将复合负极与兼容Li的电解质配对，从而在有限的Li源的情况下实现了Li||NMC532全电池稳定循环约380个循环。同时，将电解质与三维复合负极相结合，可以实现更高的循环效率和更好的倍率性能。

简而言之，这项工作突出了多组分工程对锂负极性能的重要性，在锂负极循环性能方面取得了重大进展，并有力推动了商业水平的高比能锂金属电池的开发。

Hansen Wang, et al, Improving Lithium Metal Composite Anodes with Seeding and Pillaring Effects of Silicon Nanoparticles, ACS Nano, 2020

DOI：10.1021/acsnano.0c00184

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00184

9. ACS Energy Lett.：用冷冻扫描电子显微镜研究SEI中氟化物相在纳米和介观尺度上的非均质性

锂电池的稳定性与固体电解质中间相（SEI）不仅在动力学上防止溶剂分子进一步还原来稳定负极/电解质界面，而且还能调节锂离子从电解质到负极的转移。与此同时，SEI也是造成封闭电池装置中不可逆容量损失以至于锂离子电池容量损失的主要原因。因此对SEI特性和结构的深入了解对于提高锂电池的能量密度和可循环性至关重要。由于难以表征这种敏感的中间相，因此对SEI组分的纳米级分布了解甚少。

近日，斯坦福大学崔屹教授等人利用冷冻扫描TEM（cryo-STEM）和电子能量损失谱（EELS）来识别LiF在金属锂负极上的SEI中的位置。通过分析电池负极的活动和非活动表面，解决了XPS等大面积表面表征与cryo-TEM等原子尺度表征之间的差异。研究表明LiF不会对负极钝化起主要作用，也不会影响Li⁺在整个SEI上的传输。

文章要点：

1）使用cryo-（S）TEM，研究人员研究了Li金属的SEI物相（如LiF和Li₂O）的空间分布。通过XPS测量了氟化电解质体系的SEI中LiF的含量，但研究人员采用cryo-HRTEM结合cryo-STEM EELS手段发现与负极极材料相接触的紧凑SEI不含LiF，相反，由于其在电解质中的溶解度低，致密的SEI可以调节Li⁺从Li金属中的溶解，因此富含Li₂O。

2）由于LiF在电解质中的适度溶解性，LiF沉淀为直径大于100 nm的大纳米颗粒，并富含氧气和Li₂O，因此LiF可以作为间接SEI沉积在任何导电表面（包括集电器）上，并且稀疏地沉积在Li金属上。集电器上LiF沉积物的存在可能在一定程度上有助于Li镀层的均匀性。但是，它们没有并入紧凑型SEI中，并且在Li金属的钝化或Li⁺通过SEI的传输中没有发挥重要作用。因此，LiF在SEI中的作用比通常认为的更为细微。这表明，氟化添加剂（例如FEC）对SEI的有益作用可能是由于它们在负极迅速脱氟并随后发生聚合反应，而不是仅由LiF的产生引起的。

3）作者定义了一个新的SEI长度标度，该标度可延伸到致密SEI之外。

简而言之，通过使用cryo-STEM和EELS，为SEI结构的多尺度分析提供了一个新的视角（不同于传统），能够修正SEI物种分布及其在稳定负极上的传统观点，细化了SEI组件对电池性能的作用。

Huang, William, et al, Resolving Nanoscopic and Mesoscopic Heterogeneity of Fluorinated Species in Battery Solid-Electrolyte Interphases by Cryogenic Electron Microscopy, ACS Energy Lett., 2020

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00194

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00194

10. Nano Energy：揭示纳米级电极材料的粗糙度与电沉积的关系

钠金属是可充电钠离子电池有吸引力的负极材料，但是，钠枝晶的生长会引起钠离子电池严重的安全问题。随着对固体电解质中间相（SEI）的改进，通过对电极进行工程设计可有效抑制钠枝晶生长。然而，迄今为止，对于钠金属在纳米尺度上的生长机制的了解仍然有限。近日劳伦斯·伯克利国家实验室郑海梅和斯坦福大学、SLAC国家加速器实验室崔屹等人报告了一个原位电极在不同表面粗糙度（例如，平坦或急剧曲率）的电化学液体TEM电池中钠电沉积的研究。

文章要点：

1）研究人员开发了电化学液体TEM电池，其中电极的表面粗糙度不同。使用具有25 nm厚低应力氮化硅膜的Si晶片作为成像膜来制造电化学液体电池。制备的自包含的纳米电池单元放入定制的TEM支架中，以进行原位 TEM实验。工作电极和对电极用铝线键合，铝线与TEM支架尖端/电化学工作站相连，用于原位 TEM实验。

2）使用原位TEM进行的实时观察，揭示了钠金属电沉积的细节。在平坦的电极表面上可获得相对较大的Na晶粒（以微米为单位）。局部SEI厚度变化会影响生长速率，从而影响单个晶粒的形态。相反，小的Na晶粒（几十纳米）在电极上具有急剧曲率的点上爆炸性地生长。新形成的Na晶粒优先沉积在靠近电极的现有晶粒的底部。

3）使用基于连续介质的计算模型进行的进一步研究表明，碱金属的生长模式（例如 Na）受SEI传输性质的强烈影响。

总之，该研究通过对钠金属沉积的直接观察与理论模型相结合，为全面了解电极粗糙度和SEI对钠电化学沉积的影响提供了见解。

Zhiyuan Zeng, et al, Electrode Roughness Dependent Electrodeposition of Sodium at the Nanoscale, Nano Energy, 2020

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104721.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520302780

11. ACS Energy Lett.：超微电极瞬态伏安法揭示锂金属负极的电子转移动力学

当代的便携式电子产品和电动汽车增加了对高能量密度锂电池的需求。用金属锂负极替代石墨电极可以提高锂离子电池的能量密度，但锂负极面临诸多挑战。要使金属锂成为实用的可充电电池负极，必须了解和控制几个过程。这些过程包括固体电解质间相（SEI）钝化膜的形成，通过SEI的质量传输，锂在集流体上的成核，以及界面电子转移。异质电子转移动力学是锂电沉积的重要方面，但是很难测量和理解。

在此，斯坦福大学崔屹教授与Jian Qin等人使用超微电极的瞬态伏安法来明确研究锂电沉积的电子转移动力学。结果偏离了巴特勒-沃尔默的电极动力学模型；相反，马库斯（Marcus）模型可以准确地描述电子转移。通过对一系列电解质的动力学测试表明，电子转移控制下的锂沉积机理与Marcus理论的基本框架是一致的。将瞬态伏安法结果与电化学阻抗谱进行比较提供了一种策略，用于理解电子传递和质量传递电阻之间的相互作用是如何影响锂的形貌。

David T. Boyle, Xian Kong, Allen Pei, Paul E. Rudnicki, Feifei Shi, William Huang, Zhenan Bao, Jian Qin, Yi Cui. Transient Voltammetry with Ultramicroelectrodes Reveals the Electron Transfer Kinetics of Lithium Metal Anodes. ACS Energy Lett. 2020.

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00031

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00031

12. Nano Lett.：用于安全锂电池的防火轻质型聚合物-聚合物固态电解质

由于锂离子电池的广泛使用以及其与人体的密切接触，锂离子电池的安全性受到了人们的广泛关注。用固态电解质来取代常规液态电解质不仅能够解决上述安全问题，更有可能实现更高的锂电池能量密度。然而，在诸多广受研究的固态电解质体系中，聚合物电解质以及聚合物-陶瓷复合电解质仍然具有可燃性，这就使得电池的安全隐患并未被完全消除。

在本文中，美国斯坦福大学的崔屹教授团队报道了一种新型的防火轻质的聚合物-聚合物复合固态电解质体系。这种复合聚合物电解质由机械增强剂聚丙烯酰胺（PI）、防火添加剂十溴二苯乙烷（DBDPE）以及PEO/LiTFSI复合电解质基质组成。这种复合聚合物电解质由有机材料构成，其厚度可调控至10-25um,这使得锂电池具有与常规液态电解质电池可媲美的能量密度。电解质中的PI/DBDPE薄膜具有很高的热稳定性、机械强度和不燃性，因此Li//Li对称电池能够稳定循环超过300h而不发生短路。更为重要的是，使用这种聚合物-聚合物固态电解质的软包锂电池在热滥用条件下也能表现出优异的电化学性能。

Yi Cui, Jiayu Wan, Yi Cui et al, A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium Batteries, Nano Letters, 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.9b04815

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04815