离子液体基固态电解质增强锂金属电池低温性能

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清洁能源的快速发展对能源材料和能源储存技术提出了更高要求。传统液体电解质(LEs)具有较高的离子电导率，但存在泄漏、易燃等安全问题。与LEs相比，固态电解质(SSE)具有更高的安全性，而且固态聚合物电解质(SPEs)与电极相容性较高、成膜性较强、可加工性好。然而，固态电池(SSB)在低温下性能较差，严重影响了SSB的应用。

SPEs面临的两个主要挑战是低温下的低离子电导率和电极的界面不稳定性。在低温下，电池内的电荷转移和固相扩散缓慢，Li+剥离过程困难，固体电解质/电池界面处的电荷传导也受到严重限制。此外，固体电解质与电极之间固-固接触产生的局部高电压会导致枝晶快速生长，严重影响电池的循环性能。两性离子具有相同数量的正电荷和负电荷基团，基于两性离子的特殊结构，研究者利用它来提高SSE的离子电导率。目前，对两性离子的研究大多集中在利用官能团构建Li+快速转移通道，促进Li+的解离和传导，但忽略了电解质/电极界面的进一步改善，这也限制了两性离子基SPE在低温下的使用。

基于此，来自中国石化石油化工研究院的Guolin Hou和北京化工大学的陈仕谋团队研究人员设计了一种含氟烷基侧链的聚两性离子液体(PZI-F)，作为高离子电导率SSE用于构建低温的SSB。PZI-F具有由咪唑阳离子和磺酸阴离子组成的两性离子，聚合物链段上还含有氟烷基侧链的2,2,3,4,4,4-六氟甲基丙烯酸丁酯(HFMA)。设计了一种多功能的聚两性离子液体基电解质，以增强Li+的运输，确保了室温和低温下离子的高电导率。这种具有高离子电导率和低温下显着抑制锂枝晶的聚两性离子液体基固体电解质策略，为提高锂金属电池的温度适应性和性能开辟了一条新途径。

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