近日，电化学储能材料与器件研究团队在化学化工类国际高水平期刊Angew. Chem. Int. Ed发表了题为“Starfish-inspired solid-state Li-ion conductive membrane with balanced rigidity and flexibility for ultrastable Lithium metal batteries”（点击阅读）的研究论文。浙江科技大学为第一单位，生化杨震宇教授和澳大利亚皇家墨尔本理工大学马天翼教授为共同通讯作者，化学工程与技术2022级硕士研究生刘烈泉为第一作者。

团队针对目前固态锂金属电池（SSLMBs）中的聚合物电解质聚氧化乙烯（PEO）存在的低离子电导率、狭窄的电化学窗口及不足的机械强度问题，从海星的独特结构--柔软外表与坚硬骨架结构汲取灵感，创新性地采用静电纺丝技术，设计出多功能“海星型”复合聚合物电解质（CPEs）。这一设计融合了聚丙烯腈/金属有机框架/离子液体（PAN/MOFs/ILs），构建出三维刚性骨架网络，为锂离子传输形成了连续且高效的传输通道：MOFs赋予骨架刚性，PEO作为缓冲外层提升界面相容性，而ILs则有效降低界面电阻，加速了锂离子的传输。制备的CPEs展现出良好的物理化学性能：优异的离子电导率、宽广的电化学窗口、均匀的锂离子通量以及高迁移数。这些协同优势在Li/CPEs/Li对称电池中得到了充分验证，该电池在1300多小时内展现出优秀的抑制枝晶生长能力。实验证明，在LiFePO4/CPEs/Li全电池应用中，经过2100次循环后，电池容量保持率高达90.1%。此外，通过深入的理论模拟和光谱分析，研究团队系统说明了多组分固体电解质界面（SEI）的形成机制及其在稳定锂金属循环中的关键作用。这一受自然启发的设计理念，为开发更长命命、更稳定的固态电解质开辟了广阔的前景，为SSLMBs的进一步发展奠定了坚实基础。

电化学储能材料与器件研究团队主要围绕新型电极材料、高性能电解质及高能电池器件开发等方面开展基础、应用研究。本研究得到了国家自然基金和浙江科技大学高条理人才启动项目的经费支持。（生化 张海）