DOI: 10.1002/smll.202301521

将3D卷曲磺化聚醚砜-聚环氧乙烷（C-SPES/PEO）纳米纤维膜和长程钴酸镧（LaCoO₃）纳米线共同掺杂到PEO基体中，以获得用于全固态锂金属电池（ASSLMBs）的复合固体电解质（C-SPES-PEO-LaCoO₃）。3D卷曲结构使纤维膜具有90%的大孔隙率。因此，在保证C-SPES-PEO-LaCoO₃力学性能的前提下，陶瓷纳米线可以方便地渗透到3D卷曲SPES纳米纤维中而不被阻挡，通过形成3D连续的有机-无机离子传输路径来促进快速离子传导。所制备的电解质在30℃下具有2.5×10^-4S/cm的优异离子电导率。密度泛函理论计算表明，LaCoO₃纳米线和3D卷曲C-SPES/PEO纤维有助于Li⁺的移动。特别是，LiFePO₄/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li和NMC811/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li软包电池分别具有156.8mAh/g的高初始放电比容量和176.7mAh/g的最大值。此外，C-SPES/PEO纳米纤维渗透到功能陶瓷纳米线的普遍性也反映在基于该电解质的ASSLMBs的稳定循环性能上，其中LaCoO₃纳米线被Gd掺杂CeO₂纳米线取代。这项工作将为高性能固态电解质提供一种新的方法。

图1.a）3D卷曲纳米纤维膜，b）LaCoO₃纳米线，c）C-SPES-PEO-LaCoO₃复合固体电解质的制备示意图。d）C-SPES-PEO-LaCoO₃电解质对Li⁺的促进作用示意图。

图2.a）生长的纤维，b）不同煅烧温度下的XRD，c）900℃下的SEM图像，d）HRTEM图像和单颗粒，e）LaCoO3纳米线的La、Co、O元素的EDS图谱。f）3D卷曲C-SPES/PEO纳米纤维的SEM图像。g）纤维膜的孔隙率曲线，h）C-SPES-PEO-LaCoO₃电解质的截面图，以及i）截面放大图。

图3.a）不同电解质的XRD图谱，b）DSC图谱，c）机械强度曲线，d）LSV图像。e,f）不同温度下的EIS图。

图4.DFT计算和NEB计算。a）SPES对锂离子的吸附。对于模型中的球体，浅绿色是Li，棕色是C，白色是H，黄色是S。LITFSI吸附在具有（110）面的LaCoO3表面上：b）不含氧空位，c）含氧空位。棕色是C，银色是F，紫色是N，黄色是S，红色是O。d）PEO/LaCoO₃和e）SPES/LaCoO₃界面处的锂离子扩散路径示意图及F）其相应的扩散速率。对于模型中的球体，绿色表示La，深蓝色表示Co，红色表示O。

图5.50℃下，a）C-SPES-PEO-LaCoO₃电解质和b）C-SPES-PEO-GDC电解质在0.1mAh/cm²下的Li/Li对称电池性能。c）Li/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li对称电池在0.2mAh/cm²下的循环性能，以及d）0-300h、e）1804-1808h、f）2804-2808h和g）3804-3808h期间的循环放大图。h）Li/Li电池在0.1mA/cm2和50℃下进行恒电流充电测试。i）Li/PEO/Li和j）Li/C-PES-PEO-LaCoO₃/Li中锂负极的表面形态。k）C-SPES-PEO-LaCoO₃和l）PEO电解质对锂枝晶生长的抑制作用示意图。

图6.a）LiFePO₄/Li电池的电化学阻抗图。b）LiFePO₄/Li电池的倍率性能。c）LiFePO₄/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li电池在2C、60℃下的循环性能。d）LiFePO₄/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li电池在2C下进行不同循环后的充电和放电电压曲线。e）LiFePO₄/Li电池在1C下的循环性能曲线。

图7.a）LiFePO₄/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li软包电池的循环性能和b）充放电电压曲线。c）NMC811/C-SPES-PEO-LaCoO₃/Li软包电池的循环性能和d）充放电电压曲线。e）软包电池的图片。f）折叠软包电池的图片。g）切开的软包电池的图片。灯泡显示电池正在工作。h）切开108h后的软包电池的图片。灯泡显示电池仍在工作。