將高容量陰極和鋰陽(yáng)極與固態(tài)電解質(zhì)耦合，已被證明是提高充電電池能量密度和安全性的有效策略。然而，有限的離子傳導(dǎo)性、較大的界面電阻和不可控的鋰枝晶生長(zhǎng)阻礙了固態(tài)鋰金屬電池（SSLMBs）的應(yīng)用。

圖1.?固態(tài)電解質(zhì)及固態(tài)鋰硫電池示意

華中科技大學(xué)黃云輝、李真、許恒輝等開發(fā)了一種簡(jiǎn)便的方法來構(gòu)建具有自修復(fù)特性的聚醚-氨基甲酸酯基電解質(zhì)，并將其直接澆鑄在電極薄膜上，從而構(gòu)建出集成固態(tài)電極/電解質(zhì)。由于動(dòng)態(tài)共價(jià)二硫鍵和聚氨酯基團(tuán)間氫鍵的重新排列，兩個(gè)集成電極的界面表現(xiàn)出自修復(fù)特性，從而克服了SSLMBs存在的多界面接觸問題。結(jié)果，所構(gòu)建的固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有堅(jiān)固的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性、較高的Li⁺轉(zhuǎn)移數(shù)和寬廣的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口。

圖2.?Li|SPEs|Li對(duì)稱電池的電化學(xué)穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)顯示，Li||Li對(duì)稱電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的長(zhǎng)期循環(huán)，超過6000小時(shí)、 固態(tài)鋰硫電池在0.3C下顯示出700次循環(huán)的長(zhǎng)循環(huán)壽命?。此外，超聲成像技術(shù)顯示，集成結(jié)構(gòu)的界面接觸比傳統(tǒng)的疊層結(jié)構(gòu)要好得多?？傮w而言，這種雙重集成策略為構(gòu)建高性能SSLMBs開辟了一條前景廣闊的途徑。

圖3.?固態(tài)鋰硫電池性能

Interfacial self-healing polymer electrolytes for long-cycle solid-state lithium-sulfur batteries. Nature Communications 2024. DOI: 10.1038/s41467-023-43467-w