在所有阳极中，锂金属具有最高的比容量和最低的阳极电位，因此是作为阳极的最佳选择。然而，由于锂金属的高活性，它受到了严重的电解液腐蚀和粗大的枝晶生长。用高模量陶瓷固态电解质(ses)取代液态电解质被是构建锂金属阳极有效策略。尽管SSBs的研究取得了重大进展，但在循环过程中严重的固体界面接触损失仍然是阻碍其发展的一个挑战。虽然反应机理尚不完全清楚，但固-固界面特性被认为是影响镀锂和溶出局部动力学的关键因素。

增强固体接触界面的研究主要集中在在界面上加入微量的液体电解质、构建具有高润湿性的薄人工合金界面、设计同时具有陶瓷和聚合物电解质优点的陶瓷-聚合物复合电解质等方面。无论初始界面设计如何，所产生的界面应力和间隙都会导致与SSE的不连续电子和离子接触。当电极相对较厚时，这种情况尤其严重。在这种情况下，可能需要外部压力来防止接触损失。而刚性SSE和颗粒状阴极材料的点接触较差。聚合物溶胶通常用作界面缓冲层，但对SSBs而言，这一层的电阻仍然过高。

东华大学丁彬、闫建华团队报道了一种由砖和砂浆激发的智能电解质膜，具有良好的相容性和自适应性，可以控制活性锂金属阳极的界面动力学，形成持久稳定的界面。通过流延法将聚合物电解质砂浆(LiN(SO2CF3)2，Li6.75La3Zr1.75Al0.25O12纳米颗粒[LLZO NPs])和聚偏氟乙烯与聚四氟乙烯(PVDF-b-PTFE)的嵌段共聚物)制成具有多孔且坚韧的混合导体Li0.33La0.56TiO3-x(LLTO)纳米纤维薄膜。该电解质具有5.3V的宽电化学窗口、高锂离子转移数(0.58)和1.38×10−4 S cm-1的室温离子电导率。此外，高粘度、高弹性应变（600%）的砂浆对固态电解质(SSE)具有较好的支持作用。研究发现，SSE膜与两电极的结合强度都很高，采用简单的热压方法很容易形成完整的阴极/SSE/Li阳极界面。

图1 固态电解质膜制备流程图。a）柔性LLTO纳米纤维薄膜的制造过程。 b）SSE薄膜的功能演示，该薄膜在SSB中启用了集成的阴极/ SSE / Li-阳极系统。 c）图示了Li和LLTO在室温下的快速接触反应。 d）演示使用黑色LLTO膜作为电线点亮灯泡。 e）说明SSB中SSE的自适应机制。

图2 柔性LLTO纳米纤维和PVDF - b - PTFE颗粒/薄膜的表征。a）柔韧的LLTO纳米纤维薄膜的横截面图像和照片。 b）LLTO纳米纤维薄膜的表面形态和单个LLTO纳米纤维的TEM图像。c）LLTO纳米纤维的HRTEM图像。d，e）原始和黑色LLTO的O 1s（d）和Ti 2p（e）的XPS光谱。 f）柔韧的LLTO纳米纤维薄膜的拉伸应力-应变曲线。 g）PVDF-b-PTFE粉末的形貌。h）相同厚度的PVDF和PVDF-b-PTFE薄膜的拉伸应力-应变曲线。i）不同浓度下PVDF和PVDF-b-PTFE的粘度。

图3 砖和砂浆的物理化学和电化学性能。a）柔性PPLL膜的照片。b）PPLL膜的横截面和c）表面形态。d）SSE和LLZO NP的XRD图谱。e）PPLL膜的表面形貌和f）PFM图。g）具有相同厚度的不同电解质膜的拉伸应力-应变曲线。h）不同电解质膜的锂离子电导率的阿伦尼乌斯曲线。i）极化前后PPLL薄膜的极化曲线和阻抗图。

图4 Li/Li电池在不同电解质下的界面相容性和长周期稳定性。a–c）10个循环（a），100个循环（b）和400个循环（c）之后电池的交流阻抗谱。d）电池在电流密度为0.2mA cm-2的电压曲线，重复充电/放电容量为0.2mA hcm-2。 e–g）在使用不同电解质循环100次后，锂阳极的表面形态变化和h–j）界面形态变化。

图5 室温下SSBs的电化学性能。a）0.5 C的长期循环稳定性，以及b）LFP / SSE / Li SSB的倍率性能。 c）LFP / SSE / Li SSB在第一个和第100个周期的交流阻抗测量。d）NMC / SSE / Li SSB在0.2 C下的长期循环稳定性和e）倍率性能。f）第1、100和200个周期的NMC / SSE / Li SSB的交流阻抗测量。g）展示NMC / PPLL / Li柔性袋式电池。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202008084