DOI: 10.1039/c9ta12783f
鋰金屬是下一代負極材料的潛在候選材料。然而，鋰金屬負極的實際應用受到枝晶形成不受控制的阻礙。在此，設計了一種基于高度多孔鋰磺化聚醚醚酮電紡納米纖維膜（es-LiSPCE）的低成本單鋰離子導電聚合物電解質膜，該膜既可作為隔膜又可作為鋰離子導體。EC/PC（v/v=1:1）中浸漬碳酸乙烯酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC）（v/v=1:1）溶劑混合物和1 M LiP6，分別在EC/PC（v/v=1:1）膜中產生凝膠純es-LiSPCE和es-LiSPCE/1 M LiP6，其顯示出高離子導電性、低界面相容性和高鋰離子遷移率。結合掃描電子顯微鏡（SEM）圖像和鋰箔的長期剝離/電鍍循環試驗，證實了這種膜非常有利于抑制濃度梯度的形成，從而抑制鋰枝晶的生長。此外，全芳香聚醚醚酮主鏈可實現高的熱尺寸穩定性和高極性，而高極性可實現es-LiSPCE膜的快速電解質潤濕。值得注意的是，使用es-LiSPCE膜制備的Li/LiFePO4電池在6C時表現出很好的倍率容量，即使在6C時，在1500次循環期間仍具有良好的電化學穩定性。因此，據信這種電解質可以作為一種替代傳統聚烯烴基分離劑的高能量密度鋰金屬電池。
圖1.es-LiSPCE在不同放大倍數下的SEM圖像：（a）×10000和（b）×50000。PP分離器在不同放大倍率下的SEM圖像：（c）30000和（d）80000。（e-g）es-LiSPCE納米纖維在不同放大倍數下的TEM圖像。（e）es-LiSPCE納米纖維的SEM圖像。重疊（i）、（j）S、（k）C和（l）O的對應EDX元素映射圖像。
圖2.光學圖像顯示了es-LiSPCE在不同彎曲條件下的高柔性：（a）卷曲，（b）彎曲，（c）折疊和（d）壓碎。用（e）TG曲線和（f）DSC曲線描述了聚丙烯分離器和es-LiSPCE的熱穩定性。分離器在25-200℃的不同溫度下30分鐘的熱收縮如（g）所示。1.0 M LiPF6在Celgard分離器上的EC/DMC液體電解質中（h）3 s、（i）180 s后的接觸角和（j）3 s后的照片，（k）3 s后1.0 M LiPF6在es LiSPCE上的EC/DMC電解質中的接觸角，和（l）3 s潤濕后的圖像。
圖3.帶有插入es-LiSPCE-ns奈奎斯特圖的計時電流分析曲線，（a）PP-LiPF6-EC/DMC電解質、（b）es-LiSPCE-ns、以及（c）25℃下，以鋰金屬為2025紐扣電池的兩極，階躍電位均為5 mV。膜中離子遷移率的示意圖：（d）es-LiSPCE-ns、（e）PP-LiPF6-EC/DMC電解質、（f）es-LiSPCE-ns。用（h）es-LiSPCE-ns、（i）PP-LiPF6-EC/DMC電解質和（j）es-LiSPCE-ns對對稱鋰電池進行長期方波恒電流循環試驗。
圖4.（a和b）用（c-f）PP-LiPF6-EC/DMC電解液、（g和h）es-LiSPCE-ns電解液和（i-l）es-LiSPCE-s電解液進行方波恒電流電鍍/剝離實驗后的純鋰箔和鋰箔的掃描電鏡圖像。
圖5.es-LiPCE膜和PP/1 M LiPF6在EC/DMC電解質系統中的電化學特性比較。（a）離子電導率，（b）室溫下的奈奎斯特圖和相應的等效電路，（c）Li/LFP電池在室溫下的速率性能，（d）在室溫下以不同的C速率獲得的充放電曲線，（e）室溫下在1C時的長期循環性能，以及（f）室溫下es-LiPCE-s電解質在6C時的長期循環性能。
圖6.（a）組裝有es-LiPCE-s納米纖維膜電解質的2025紐扣電池在點亮LED徽標之前和（b）之后的光學圖像。
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