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基于有机电解质系统的锂金属电池 (LMB) 的商业用途受到安全问题和锂金属负极已知挑战的负面影响。一些研究人员试图使用固态电解质 (SSE)、多孔支架和人工 SEI 层来解决这些问题。
因此，固态 LMB 已成为一种潜在的组件，因为它们通过消除易燃有机溶剂提供了相当大的安全升级。固体聚合物电解质 (SPE) 也是有希望的候选者，因为它们无毒、制造成本低和相对柔软的特性，可以开发与电极的无缝界面。
聚合诱导相分离 (PIPS) 控制相分离结构的连通性和域尺寸，从而能够形成共连续纳米结构。发表在《自然》杂志上的一项研究的研究人员设想，只要离子导电材料通过 PIPS 在机械强度高的弹性体基质中形成 3D 互连相，就可以实现出色的机械和离子性能。
塑料晶体嵌入的弹性体电解质 (PCEE) 是由 PIPS 在电池中的聚合物和塑料晶体之间开发的共连续结构。由于其优异的机械性能、高离子电导率和机械弹性，在电池内形成的 PCEE 成功地适应了锂在快速充放电循环过程中相当大的体积变化。
这种弹性电解质系统被证明是实现高效可靠的固态 LMB 的一种很有前景的策略。
结果
为了设计弹性电解质，制造了内置的 PCEE。具有代表性的塑料晶体 SN 因其与锂盐的高离子电导率而被选为离子导电材料。 3D 断层扫描和扫描电子显微镜 (SEM) 图像显示，PCEE它具有互连的网络结构，其中蠕虫状聚合物导管三维连接（图1）。
图1.嵌入弹性体电解质中的塑料晶体的设计。 （a）PCEE的设计和结构的示意图。 PCEE的结构表明，3D互连的塑料结晶相（青色）被弹性体相（橙）包围。塑料结晶相支持快速离子传导途径，而弹性相提供优异的机械延展性。 （b）由X射线显微镜构建的PCEE的3D断层图像。 C，D，SEM（C）和PCEE薄膜的横截面TEM（D）图像。 （e）D in in电子能量损失光谱的元素映射。图片信用：Lee等，2022
图2描述了内置PCEE的属性。
图2.内置PCEE的属性。 （a）基于离子电导率（σ）与温度（t）测量的内置PCEE及其组件（BA100和SN100）的Arhenius图。 （b）内置PCEE和BA100的应力 - 应变曲线，伸长率为100 mm min-1。由于其脆性，不能测量SN100的拉伸性能。 （c）照片图像和方案显示非现场和内置PCEE。 （d）LI金属阳极上内置PCEE的横截面SEM图像。 （e）内置PCEE和铜箔之间的界面粘附测试。红色虚线表示每个宽度的平均力。 （f）用各种电解质配置的对称锂电池的奈奎斯特图。实线对应于等效电路配合。图片信用：Lee等，2022
结果结果表明，PCEE的独特结构与通常的混合物完全不同。与 PCEE 相比，共混物的离子电导率和拉伸韧性分别显着降低了 32 倍和 47 倍。
PCEE 显示出高离子电导率。该结果表明，高度连接的连续 SN 域的离子传导通路在 PCEE 的弹性体基质中得到有效发展。此外，X 射线衍射结果表明，弹性体相中 SN 相的结晶度得以成功保持，有助于 PCEE 的高离子电导率。
这些发现表明，原位聚合的 PCEE 可以成功地降低固固界面的界面电阻，从而实现超可靠的锂电镀和剥离循环。在比较锂金属负极与不同电解质的形态时，锂金属在几个循环内表现出具有苔藓和死锂的多孔结构，这解释了锂电池的突然失效。
相比之下，具有异位和内置 PCEE 的锂负极即使在 100 次循环（200 小时）后也表现出均匀的死锂结构，没有树枝状锂（图 3）。
图 3. 对称锂和非对称锂||Cu 电池中的内置 PCEE。 (a) 具有各种电解质的对称锂电池的循环性能。插图：不同时间的放大电压曲线。 (bd) 电池失效后 (b)、异位 PCEE (c) 和内置 PCEE (d)-2 在电流密度为 10 mA cm 循环 100 次后具有 SN100 的锂金属负极的俯视 SEM 图像容量为 10 mAh cm-2。插图：放大的自上而下的 SEM 图像。 (e) 内置PCEE的非对称Li||Cu电池电流密度为 2 mA cm-2 和 5 mA cm-2，容量分别为 4 mA cm-2 和 10 mAh cm-2 时的库仑效率。 (f) 相应的放大电压曲线。 (g-i) 与内置 PCEE 组装的原始 (g)、锂化 (h) 和脱锂 (i) 铜电极的横截面 SEM 图像。 (j) 不同电解质的锂电镀和剥离示意图。图片来源：Lee 等人，2022
除此之外，PCEE 的内置弹性使系统能够