本文是一篇综述性论文，主要讨论了聚(1,3-二氧氧烷)（PDOL）基固体电解质在固态锂电池（SSLB）中的应用前景、挑战及未来研究方向。该论文由杨华、景茂祥、王丽、徐宏、闫晓红和何向明等作者共同撰写，分别来自江苏大学和清华大学。论文发表于《Nano-Micro Letters》期刊，2024年2月21日在线出版。

研究背景与意义

固态锂电池（SSLB）因其高能量密度和安全性被认为是未来储能技术的重要发展方向。然而，离子电导率、界面稳定性和电池组装工艺等问题仍然是SSLB商业化的主要挑战。聚(1,3-二氧氧烷)（PDOL）基原位聚合固体聚合物电解质因其高室温离子电导率、优异的电化学性能和简单的组装工艺，成为SSLB中极具潜力的固体电解质材料。本文综述了PDOL电解质的聚合机理、复合创新及其在实际应用中的机遇与挑战，旨在为PDOL基聚合物电解质的进一步研究和应用提供新的思路。

PDOL电解质的聚合机理

PDOL电解质是通过1,3-二氧氧烷（DOL）单体的原位聚合制备的。DOL的聚合机理主要包括电化学聚合、亲电聚合和亲核聚合三种方式。电化学聚合通过施加电压引发DOL单体的聚合，形成PDOL链；亲电聚合则通过亲电催化剂（如锂盐、铝盐等）引发DOL的开环聚合；亲核聚合则是通过亲核试剂攻击DOL环上的氧原子，引发聚合反应。这些聚合机理的研究为PDOL电解质的制备提供了理论基础。

PDOL电解质的性能与应用

PDOL电解质具有高离子电导率、良好的界面稳定性和优异的电化学性能，特别是在锂硫电池中，PDOL可以有效抑制多硫化物的穿梭效应，延长电池的循环寿命。此外，PDOL电解质在高压锂电池系统中也表现出良好的循环稳定性。通过引入增塑剂、支撑骨架和无机填料等改性手段，PDOL电解质的性能得到了进一步提升。例如，增塑剂的加入可以显著提高PDOL的离子电导率和塑性变形能力，而支撑骨架的引入则增强了电解质的机械强度和界面稳定性。

PDOL电解质的挑战与未来研究方向

尽管PDOL电解质在SSLB中表现出优异的性能，但其在实际应用中仍面临一些挑战。首先，PDOL电解质的体积稳定性和柔韧性仍需进一步提高，以适应电池在循环过程中的体积变化。其次，PDOL电解质的离子电导率和电化学稳定性窗口仍需优化，以满足高能量密度电池的需求。此外，PDOL电解质的高压稳定性和热稳定性也是未来研究的重点方向。

结论与展望

本文全面总结了PDOL电解质的研究进展，分析了其在SSLB中的应用前景和挑战。PDOL电解质因其高离子电导率、良好的界面稳定性和简单的制备工艺，成为SSLB中极具潜力的固体电解质材料。通过引入增塑剂、支撑骨架和无机填料等改性手段，PDOL电解质的性能得到了显著提升。未来，PDOL电解质的研究应重点关注其体积稳定性、离子电导率、电化学稳定性窗口以及高压和热稳定性等方面的优化，以推动其在固态锂电池中的实际应用。

亮点

1. 高离子电导率：PDOL电解质在室温下表现出高离子电导率，显著优于传统的聚环氧乙烷（PEO）电解质。
2. 界面稳定性：PDOL电解质与锂金属阳极具有良好的界面稳定性，能够有效抑制锂枝晶的生长。
3. 原位聚合工艺：PDOL电解质的原位聚合工艺简化了电池组装过程，提高了生产效率。
4. 改性手段：通过增塑剂、支撑骨架和无机填料的引入，PDOL电解质的性能得到了显著提升，特别是在离子电导率和机械强度方面。

未来研究方向

1. 体积稳定性与柔韧性：进一步研究PDOL电解质的体积稳定性和柔韧性，以适应电池在循环过程中的体积变化。
2. 离子电导率与电化学稳定性窗口：优化PDOL电解质的离子电导率和电化学稳定性窗口，以满足高能量密度电池的需求。
3. 高压与热稳定性：研究PDOL电解质在高压和高温条件下的稳定性，以提高其在极端环境下的应用性能。

总之，PDOL基固体电解质在固态锂电池中具有广阔的应用前景，未来的研究应继续探索其性能优化和实际应用中的挑战，以推动其在储能领域的广泛应用。