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對于全固態鋰離子電池而言，固態聚合物電解質（SPE）應具有高離子傳導性，并與所有電池組件保持界面接觸。然而，由于使用了惰性和非離子傳導性隔膜，常用的原位隔膜輔助方法降低了離子傳導性。

圖1 DC-SPE的合成示意

北京大學楊槐、張蘭英、北京科技大學胡威等報告了一種簡便的無隔膜雙重固化策略，該策略結合了電池外部的紫外固化和電池內部的熱固化，其中第二次熱聚合過程在不犧牲離子導電性的情況下改善了界面特性。

具體而言，富醚丙烯酸酯單體的預紫外固化可在形成自立膜的同時提供基本的離子導電性，而隨后電池內乙烯基碳酸乙烯酯（VEC）的原位熱固化則可在電池裝配應力的作用下，通過 VEC 對電極的潤濕效應改善界面性能。

圖2 DC-SPE的電化學性能

因此，由此產生的 DC-SPE 具有高離子電導率（25℃時為0.3 mS cm^-1）、寬電化學穩定性窗口（4.64 V vs Li/Li⁺）和更好的界面特性。原位形成的 DC-SPE 能有效抑制鋰枝晶的生長，并在高電流密度下實現穩定的對稱鋰電池循環性能（在 0.2 mA cm^-2 和 0.2 mAh cm^-2 條件下超過 700 小時）。

此外，含有 LiFePO₄ 的全固態鋰金屬電池（LMB）在 40℃、1C 倍率下表現出高庫侖效率（>99.93%）和超穩定循環穩定性（900 次循環）。雙固化策略提供了一種全新的原位處理方法，避免了使用昂貴的惰性隔膜，可廣泛應用于全固態鋰金屬電池的開發。

圖3 全固態電池性能

Separator-Free In Situ Dual-Curing Solid Polymer Electrolytes with Enhanced Interfacial Contact for Achieving Ultrastable Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301470

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楊槐/張蘭英/胡威AEM：無隔膜原位雙固化固態聚合物電解質實現超穩定鋰金屬電池

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