固态电池因其高安全性备受关注，但离子电导率低和界面不稳制约其发展。一项研究利用同轴静电纺丝技术制备出柔性聚合物-MOF复合电解质，显著提升离子电导率与机械强度，为开发高倍率、高安全性的固态锂金属电池提供了新思路。
智能速览
传统固态电解质存在离子电导率低、界面稳定性差等问题。
通过同轴静电纺丝技术制备了ZIF-8均匀包覆的复合电解质CPZ-SSE。
该电解质室温离子电导率达1.29×10⁻³ S·cm⁻¹，锂离子迁移数为0.79。
能有效抑制锂枝晶生长，Li||Li对称电池稳定循环超650小时。
组装的软包电池在弯曲、切割后仍能正常工作，展现出优异的机械稳定性。
精华内容
这项研究的核心在于如何巧妙地解决MOF材料在聚合物基体中的分散问题，并构筑连续的离子传输通道，从而全面提升电解质性能。
创新制备工艺
研究团队采用同轴静电纺丝与原位热聚合技术，成功制备了ZIF-8纳米颗粒均匀包覆PAN纳米纤维的复合固态电解质，命名为CPZ-SSE。SEM图像和EDS元素分布图证实，ZIF-8在纤维表面形成了均匀的包覆层，构筑了三维多孔网络结构。这种结构不仅提高了MOF的负载量，还避免了传统方法中填料团聚和分布不均的问题，为离子传输提供了连续的通道。电解质厚度约20微米，展现出优异的柔韧性。
电化学性能跃升
得益于独特的结构设计，CPZ-SSE展现出卓越的电化学性能。在室温下，其离子电导率高达1.29×10⁻³ S·cm⁻¹，远优于许多文献报道的同类电解质。同时，锂离子迁移数达到了0.79，表明锂离子在电场下的迁移占据主导，能有效减少浓差极化。此外，该电解质的电化学稳定窗口宽达5.35 V，能够兼容高电压正极材料，临界电流密度也提升至3.2 mA·cm⁻²。
界面稳定性优化
界面稳定性是固态电池实用化的关键。CPZ-SSE能够诱导锂金属负极形成富含LiF和B物种的稳定固态电解质界面（SEI）层。这层稳定的SEI层促进了锂离子的均匀沉积，有效抑制了锂枝晶的生长。测试显示，使用CPZ-SSE的Li||Li对称电池在0.5 mA·cm⁻²的电流密度下能够稳定循环650小时以上。同时，Li||Cu电池的库仑效率高达97.2%，证明了其优异的界面兼容性。
电池应用验证
为验证实际应用潜力，研究人员组装了Li||NCM811和Li||LFP全电池。两种电池均表现出优异的倍率性能和长循环稳定性。更具说服力的是，使用CPZ-SSE的软包电池在极端条件下仍能稳定工作。测试照片显示，软包电池在平放、弯曲甚至被切割、穿刺后，依然能够点亮LED灯，充分展示了其高安全性和优异的机械性能，为柔性电子设备和可穿戴设备的应用提供了可能。
