这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
该研究的主要作者包括Xiaoping Yi、Yang Yang、Kaishan Xiao、Sidong Zhang、Bitong Wang、Nan Wu、Bowei Cao、Kun Zhou、Xiaolong Zhao、Kee Wah Leong、Xuelong Wang、Wending Pan和Hong Li。他们分别来自中国科学院物理研究所和香港大学机械工程系。该研究于2025年发表在《Advanced Energy Materials》期刊上，文章标题为“Achieving Balanced Performance and Safety for Manufacturing All-Solid-State Lithium Metal Batteries by Polymer Base Adjustment”。
研究的学术背景主要涉及全固态锂金属电池（All-Solid-State Lithium Metal Batteries, ASSLMBs）领域。传统的锂离子电池（LIBs）由于使用易燃、高腐蚀性的有机溶剂，存在锂枝晶生长和安全隐患，且其能量密度已接近上限（约300 Wh kg⁻¹）。因此，全球科学界和工业界都在追求开发具有高能量密度、长寿命和内在安全性的全固态锂金属电池。然而，全固态电池的实际应用受到低离子电导率和高界面阻抗的严重限制，这些问题与其核心组件——固态电解质（Solid Electrolytes, SEs）的固有缺陷密切相关。固态电解质主要分为无机固态电解质（Inorganic Solid Electrolytes, ISEs）、聚合物固态电解质（Polymer Solid Electrolytes, PSEs）和复合固态电解质（Composite Solid Electrolytes, CSEs）。然而，单一类型的固态电解质材料难以同时满足高离子电导率、宽电化学窗口、高机械强度和界面兼容性等要求。因此，有机-无机复合固态电解质（CSEs）被视为开发高能量密度和可靠安全性全固态电池的关键突破点。
该研究的主要目标是开发一种高性能且兼具刚性和柔性的聚合物基复合固态电解质（PM-based CSEs），通过聚合物链设计和多孔无纺布（Non-Woven Fabric, NF）致密填充工艺，制备出具有优异综合性能的电解质材料，以解决全固态电池在实际应用中的低离子电导率和高界面阻抗问题。
研究的详细工作流程包括以下几个步骤：
聚合物基体的合成：通过聚乙烯氧化物（PEO）和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的聚合加成反应，合成了具有高机械强度和离子电导率的PM聚合物基体。PM聚合物基体由柔性链段（PEO）和刚性链段（MDI）组成，通过控制MDI的含量，精确调节了PM聚合物基体的刚性和柔性。
复合固态电解质的制备：将PM聚合物与Li₁.₃Al₀.₃Ti₁.₇(PO₄)₃（LATP）粉末、锂盐（LiTFSI）、聚乙二醇（PEG）和琥珀腈（SN）均匀混合，制备了PMPS@LATP-NF复合固态电解质。通过多孔无纺布致密填充工艺，进一步提高了电解质的安全性和包装便携性。
性能测试与表征：通过X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段，对PM聚合物基体和PMPS@LATP-NF复合固态电解质的化学相互作用、机械性能、离子电导率和界面兼容性进行了详细表征。此外，还通过线性扫描伏安法（LSV）和恒电流充放电测试，评估了电解质的抗氧化稳定性和循环性能。
锂枝晶生长调控：通过组装Li/PMPS@LATP-NF/Li对称电池，研究了PMPS@LATP-NF对锂枝晶生长的机械调控能力。结果表明，PMPS@LATP-NF在60°C下能够稳定循环超过2100小时，且极化电压小于50 mV，显示出优异的界面稳定性。
全固态电池的电化学性能测试：组装了Li/PMPS@LATP-NF/LFP全固态电池，测试了其倍率性能和循环性能。结果表明，PMPS@LATP-NF在0.2C下的初始放电容量高达169.2 mAh g⁻¹，300次循环后容量保持率为76.5%，且在0.5C下循环800次后平均库仑效率为99.6%。
研究的主要结果包括：
PM聚合物基体的合成与性能：PM聚合物基体表现出显著增强的机械强度（15.97 MPa，1131%），并具有丰富的末端单体（─C─O─C─、─NCO、─NH），赋予了PM更强的复合能力和更多的改性可能性。即使添加了70 wt.%的无机填料，PM-70仍具有成膜能力、高机械强度和超长延伸率。
PMPS@LATP-NF复合固态电解质的性能：PMPS@LATP-NF表现出优异的综合性能，具有高离子电导率（3.70 × 10⁻⁴ S cm⁻¹，60°C）、宽电化学窗口（4.5 V vs Li/Li⁺）、高温耐受性和良好的界面兼容性。此外，PMPS@LATP-NF能够机械调控锂枝晶生长，并在60°C下稳定循环超过2100小时。
全固态电池的电化学性能：Li/PMPS@LATP-NF/LFP全固态电池表现出优异的倍率性能和循环性能。在0.2C下，初始放电容量为169.2 mAh g⁻¹，300次循环后容量保持率为76.5%；在0.5C下循环800次后平均库仑效率为99.6%。
研究的结论是，通过聚合物链设计和多孔无纺布致密填充工艺，成功制备了具有优异综合性能的PMPS@LATP-NF复合固态电解质。该电解质不仅具有高离子电导率和宽电化学窗口，还能够机械调控锂枝晶生长，并表现出优异的高温稳定性和界面兼容性。该研究为开发高安全性和高能量密度的全固态锂金属电池提供了新的策略，具有重要的科学价值和实际应用前景。
研究的亮点包括：
新颖的聚合物基体设计：通过PEO和MDI的聚合加成反应，合成了具有高机械强度和离子电导率的PM聚合物基体，赋予了CSEs更强的复合能力和更多的改性可能性。
多孔无纺布致密填充工艺：通过多孔无纺布致密填充工艺，制备了具有优异综合性能的PMPS@LATP-NF复合固态电解质，显著提高了电解质的安全性和包装便携性。
锂枝晶生长的机械调控：PMPS@LATP-NF能够有效机械调控锂枝晶生长，并在60°C下稳定循环超过2100小时，显示出优异的界面稳定性。
全固态电池的高性能：Li/PMPS@LATP-NF/LFP全固态电池表现出优异的倍率性能和循环性能，为开发高能量密度和长寿命的全固态电池提供了新的解决方案。
该研究不仅在科学上具有重要价值，还为全固态锂金属电池的实际应用提供了新的技术路径，具有广泛的应用前景。