图案化离子导体纳米纤维网络限域凝胶聚合物电解质实现锂金属电池中均匀锂沉积

这篇研究通过构建图案化离子导体纳米纤维框架（PPL@PDOL）稳定凝胶聚合物电解质（GPE），解决了固态锂金属电池（SSLMBs）中锂离子（Li+）分布不均导致的枝晶问题。该设计将Li6.4La3Zr2Al0.2O12（LLZO）嵌入聚偏氟乙烯（PVDF）中，形成规则Li+传输通道，使对称电池在0.5 mA h?cm?2下稳定循环1000小时，LiFePO4||Li电池在12.5 mg?cm?2高载量下200次循环容量保持率达90.7%。

　　

Highlight

图案化离子导体纳米纤维框架的设计与合成

LLZO纳米颗粒（NPs）与PVDF粉末在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和丙酮（ACE）混合溶剂中形成稳定溶胶，通过静电纺丝技术优先沉积在80目不锈钢网模板上，制备出图案化PVDF-LLZO纳米纤维膜（PPL）。相比之下，无序PVDF-LLZO纳米纤维膜（NPL）则采用常规铝箔收集器制备。

Conclusion

本研究设计的图案化离子导体纳米纤维网络限域GPE，具有高离子电导率（2.27×10^?3 S?cm^?1）、优异Li⁺迁移数（0.67）和卓越热稳定性。交叉排列的纳米纤维结构不仅为Li⁺提供了快速传输通道，还通过均匀分散Li⁺流抑制了浓度梯度，从而显著提升电池界面稳定性。

Synthesis of LLZO powder

立方相LLZO NPs通过溶胶-凝胶法制备：将柠檬酸（C₆H₈O₇·H₂O）、LiOH、La(NO₃)₃·6H₂O等原料溶解后干燥成棕色多孔凝胶，经850°C煅烧研磨获得最终产物。

CRediT authorship contribution statement

Y. Zhao负责项目设计与构思，A. Huang完成实验操作，所有作者共同参与论文撰写与修订。

Declaration of competing interest

作者声明无竞争性经济利益。

Acknowledgments

感谢上海市教育发展基金会"晨光计划"（23CGA74）、上海市地方能力建设计划（23010500700）和上海市科委项目（22DZ2291100）的支持。