导读        自从1973年WRIGHT等首次发现聚氧乙烯（PEO）的离子导电特性以来，基于PEO材料的固体聚合物电解质应用于锂二次电池得到了广泛研究。固体聚合物电解质（SPE）由于较好的柔性和可塑性，与电极间具有良好的固-固接触能力和界面兼容性。但是由于PEO基体自身较高结晶度的限制，目前基于PEO材料的SPE室温电导率普遍较低，热稳定性和力学性能也有待提高。为了降低PEO基电解质的结晶度，其中一个有效的方法是将聚合物基体与无机颗粒复合，无机颗粒的加入能够增加聚合物的自由体积，抑制其结晶度，提高聚合物分子链段的蠕动能力，从而有效提高其电导率，同时对电化学窗口和力学性能也有不同程度的改善。        本工作尝试选取化学稳定性更好、制备工艺相对简单的二元硫化物电解质颗粒70Li2S-29P2S5-1P2O5 （LPOS）与PEO基聚合物电解质进行复合，制备得到新型PEO/LPOS复合电解质膜。


创新点1        将具有较高电导率和稳定性的硫化物电解质LPOS引入PEO基聚合物中，制备一种新型PEO/LPOS复合聚合物电解质。研究结果表明，1%LPOS的添加能显著改善PEO基聚合物电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定性。2        与纯PEO基电解质相比，新制备的复合聚合物电解质PEO18-LiTFSI-1%LPOS室温电导率由6.18×10-6S/cm提高至1.60×10-5S/cm，提高了158%。80℃表现出最佳电导率为1.08×10-3S/cm，电化学窗口提高至4.7V，同时具有非常良好的对锂稳定性。
3        以新型复合电解质组装的LiFePO4/Li全固态锂电池表现出良好的循环稳定性，在60℃ 1C下循环50周后放电比容量仍维持在105mA·h/g以上。引  言        锂离子电池由于能量密度高、自放电率低、使用寿命长及环境友好等诸多优点，自1991年商业化以来，在很多领域得到广泛应用。但由于传统锂电池中电解液易渗漏、挥发、燃烧等原因为锂电池的应用带来了极大的安全隐患。以固态电解质替代传统的液态电解质，可以有效地解决锂电池的安全问题。更为重要地是，固态电解质能够有效缓解锂枝晶造成的短路问题，使得以锂金属作为电池负极成为可能。此外，由于固态电池能够采用堆栈式结构设计，不仅简化了电池构造，而且可以大大提高电池能量密度。        自从1973年WRIGHT等首次发现聚氧乙烯（PEO）的离子导电特性以来，基于PEO材料的固体聚合物电解质应用于锂二次电池得到了广泛研究。固体聚合物电解质（SPE）由于较好的柔性和可塑性，与电极间具有良好的固-固接触能力和界面兼容性。但是由于PEO基体自身较高结晶度的限制，目前基于PEO材料的SPE室温电导率普遍较低，热稳定性和力学性能也有待提高。为了降低PEO基电解质的结晶度，其中一个有效的方法是将聚合物基体与无机颗粒复合，无机颗粒的加入能够增加聚合物的自由体积，抑制其结晶度，提高聚合物分子链段的蠕动能力，从而有效提高其电导率，同时对电化学窗口和力学性能也有不同程度的改善。通常在聚合物基体中复合的无机颗粒有Al2O3、TiO2[5]、SiO2、蒙脱土等，与这些惰性填料相比，无机电解质颗粒作为活性填料，由于其本身具有锂离子传导能力，同时也能够增加材料力学性能，因此将无机电解质与聚合物电解质进行复合成为近年来的研究热点。Li3N、LATP、LLTO、LLZO、LGPS等与聚合物复合的电解质均有所报道。本文作者团队之前研究发现，硫化物无机固体电解质（LGPS）由于其自身具有较高的室温电导率（约10-2S/cm）和电化学稳定性（约10V vs. Li/Li+），与PEO基聚合物复合能够有效提高聚合物电解质的电导率、电化学窗口和电池性能。但由于LGPS对空气敏感度较高、制备工艺复杂、成本高昂且对金属锂的稳定性也有待提高。因此，本工作尝试选取化学稳定性更好、制备工艺相对简单的二元硫化物电解质颗粒70Li2S-29P2S5-1P2O5（LPOS）与PEO基聚合物电解质进行复合，制备得到新型PEO/LPOS复合电解质膜。通过交流阻抗测试，探索复合体系的最佳配比，选取最优比例的复合电解质对其进行电化学稳定性和对锂稳定性分析，并组装全固态锂电池，探究复合电解质对电池性能的影响。