背景由于硫化物的高离子传导性，使用硫化物电解质的全固态电池（ASSBs）引起了越来越多的兴趣。然而，对于ASSB来说，非常需要一种薄而足够机械强度的固态硫化物电解质膜来保持高离子传导率。 工作介绍本工作通过电纺-过滤-热压的方法制备了一种薄而灵活的复合固体电解质膜，该膜由硫银锗矿硫化物Li6PS5Cl和极性聚（偏氟乙烯-共三氟乙烯）P(VDF-TrFE)框架组成。Li6PS5Cl和极性P(VDF-TrFE)之间的相互作用确保了复合电解质膜在室温下的高锂离子传导率（≈1.2 mS cm-1）和良好的机械延展性。 采用该薄型复合电解质膜、NCM811和Li6PS5Cl包覆的复合阴极以及锂铟阳极组成的扣式ASSB电池，显示出超强的循环性能，在室温下1.0 mA cm-2（即1.61 C），1000次循环后的容量保持率为92%，即使在20000次循环后也有71%。 固态电解质由LPSCl和三维聚（偏氟乙烯）P(VDF-TrFE)网络骨架通过便捷的电纺-过滤-热压方法制成的薄（30-40微米厚）CSE。P(VDF-TrFE)表现出更强的极性，具有较高的介电常数，比常用的PVDF更灵活，因为P(VDF-TrFE)在PVDF中加入了TrFE基团，具有全反式构象的主导β相。设计良好的P(VDF-TrFE)电纺框架具有可调节的多孔结构，可以使LPSCl颗粒彻底渗透，形成相互渗透的LPSCl@P(VDF-TrFE)膜。质密的硫化物颗粒形成了锂离子传导通道，而P(VDF-TrFE)成分使整个电解质变得灵活和可弯曲。 电解质制备： 为了制备Li6PS5Cl@P(VDF-TrFE)的CSE，将粒径为1-3微米的Li6PS5Cl粉末在30℃下通过机械搅拌悬浮在甲基苯中1小时，获得均匀的浆液。然后，将浆液注入P(VDF-TrFE)电纺膜中，用刮刀浇注，接着在120℃的恒温加热器上干燥2小时以去除溶剂。溶剂蒸发后，将两片含有Li6PS5Cl的薄膜叠加起来，在200℃、10MPa的压力下热压2小时。 复合阴极制备： 将LiOC2H5和Nb(OC2H5)5均匀地混合到无水乙醇中。随后，将干燥的NCM811粉末加入到上述溶液中，并搅拌3小时。之后，将溶液在150℃下干燥12小时，并在氧气流的作用下在400℃的炉中加热1小时。将多壁碳纳米管在120℃的浓硝酸中浸泡2小时，然后用蒸馏水清洗，直到滤液的pH值为7.0。然后将改性的多壁碳纳米管粉末在70℃的烘箱中干燥过夜。然后，将NCM@LNO、Li6PS5Cl、多壁碳纳米管粉末以7:2:1的重量比混合研磨30分钟，得到用于ASSB电池的NCM@LNO基复合阴极。扣式和软包ASSB电池的复合阴极中的活性NCM@LNO材料的质量负载分别为≈3.1和7.4 mg cm-2。在扣式ASSB上施加100 MPa的压力。  图1. a) 通过静电纺丝-渗透热压法制备互穿LPSCl@P(VDF-TrFE) CSEs的示意图；b) 多孔P(VDF-TrFE) 膜的SEM图像；c)CSE的顶部SEM 图像；d) CSE和LPSCl粉末在N2 气氛下的热重分析；e) CSE的横截面SEM图像和相应的S和F元素的EDS元素分布图像；f) 多孔P(VDF-TrFE) 膜、CSE和LPSCl粉末的XRD图谱。  图2. a)LPSCl@P(VDF-TrFE)CSE在25–70 °C下的Nyquist图；b)CSE离子电导率的 Arrhenius图；c) 夹在两块不锈钢之间的 CSE 的电流-时间曲线；d)CSE+C||CSE||In电池的电流-电压曲线。 所制备的CSE在室温下显示出1.2 × 10-3 S cm-1的高锂离子传导率。  图3. a)多孔P(VDF-TrFE)和CSE膜的FTIR光谱；b) CSE和LPSCl粉末的 31P NMR 光谱；c)CSE的XPS图谱(C 1s)；d) CSE和LPSCl粉末的 7Li NMR光谱；e）基于理论模拟的CSE中可能存在的复杂结构。 测试和理论模拟证明了LPSCl和极性P（VDF-TrFE）之间的相互作用，以改善Li+在CSE中的传输。  图4. NCM@LNO负载量约为3.1mg cm-2时，NCM@LNO||CSE||Li-In ASSB电池在室温下的电化学性能：a) 倍率性能；b) 不同倍率的充放电曲线；c) 电流密度为 0.1 mA cm-2 时的长循环性能；d) 1.0 mA cm-2电流密度下的长循环性能。  图5. 具有不同NCM@LNO活性材料质量负载的NCM@LNO||CSE||Li-In ASSB电池在 0.1 mA cm-2的电流密度和室温下循环性能。  图6. a) 软包电池在0.1mA cm-2下的循环性能；b) 软包电池在 1.0 mA cm-2下的循环性能；c) 为小灯供电的CSE的软包电池的照片。 采用CSE膜的ASSB电池呈现出超强的循环性能，即超长的循环寿命，在1.0 mA cm-2（即1.61 C）的条件下循环20 000次后，容量保持率为71%，是迄今为止报道的所有在室温下运行的ASSB电池中最高的。这项工作可能会对制备薄而高性能的CSE有所启发，并为实现具有高性能的实用硫化物基ASSB铺平道路。 Super Long-Cycling All-Solid-State Battery with Thin Li6PS5Cl-Based Electrolyte |
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