DOI: 10.1021/acsami.9b19851

固态电解质（SSEs）在实现高性能、安全的锂电池方面具有巨大的潜力。然而，大规模合成和加工SSEs无疑是一重大挑战。本文采用基于溶液吹扫的合并技术制备了钛酸镧锂（LLTO）纳米纤维的三维网络。与传统的静电纺丝方法相比，溶液吹塑技术能够以更高的生产率和质量实现高速制备SSEs（例如，速度快15倍）。此外，溶液吹塑LLTO纤维形成的复合聚合物电解质（CPEs）的室温离子导电率比电纺纤维（1.9×10-4 S cm-1和1.1×10-4 S cm-1 的10 wt% LLTO纤维）高70%。此外，在对称锂电池中，溶液吹塑纤维制备的CPEs的循环性比电纺纤维制备的CPEs高2.5倍以上。结果表明，溶液吹塑的离子导电纤维在锂金属电池中具有广阔的应用前景。

图1.用于形成纳米纤维垫（左）的溶液吹扫装置和收集滚筒上收集的大量纤维垫（右）的示意图。

图2.粘度计测试的伸长率作为所制备溶液可纺性的指标。（a）高速相机捕获的纤维纺丝过程示意图。（b-f）由数码相机拍摄的一系列延时图像，显示了聚合物溶液的自稀释性。

图3.粘度计测试的伸长率作为可纺性的指标，显示了（a）-（d）SOLN-1至SOLN-4的线径随时间的变化。实验数据用符号表示，等式（1）用红色实线表示。

图4.溶液吹塑纳米纤维网络的SEM图像。（a）和（b）煅烧后的初纺纳米纤维和纳米纤维的SEM图像；比例尺为10μm。插图显示了纳米纤维的相应尺寸分布。（c）和（d）SEM图像显示了由SOLN-3和SOLN-4产生的单纤维形态。

图5.制备的LLTO纳米纤维的相结构表征和CPE的热稳定性测试。（a）陶瓷纤维的XRD图案。（b）LLTO在[100]区域轴上的原子STEM-HAADF图像。（c）显示单晶结构的原子HAADF图像的FFT分析。（d）PVDF-co-HFP、PE和CPE的TGA曲线。（e）从图（d）的TGA曲线可知CPE和PE的重量差。（f）图像显示了CPE和PE在130℃的热板上加热15分钟的行为。

图6.制备的CPE和Li离子导电路径在CPE中的电化学测试。（a）在各种温度下，CPE的离子电导率与S-LLTO纤维浓度的关系。文中还给出了室温（命名为20℃-E）下E-LLTO纤维浓度的离子电导率数据，以供比较。（b）在CPE中添加10 wt% S-LLTO和E-LLTO纤维的对称Li电池的循环性能。（c）合成的CPE的SEM图像（添加10 wt% S-LLTO）；比例尺为5μm。（d）CPE中Li离子扩散途径的示意图。

图7.电纺LLTO纳米纤维的XRD和STEM分析。（a）带有某种杂质的静电纺丝LLTO纳米纤维的XRD图谱（红色箭头指示的一些不相关峰）。（b-c）原子STEM图像显示了静电纺丝LLTO纤维的沟壑状缺陷结构（原子柱缺失，红色箭头指出），并显示了Li离子传输屏障。（d）由LLTO和LaxTiyO杂质形成晶界的HAADF-STEM图像。（e）（d）中绿色矩形区域的EDS映射，显示LaxTiyO（富钛）杂质。（f）原子STEM图像，显示LLTO和富钛氧化物的边界（（d）中的虚线范围），并指示Li离子的传输势垒。