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　　随着电动汽车和可再生能源存储需求的激增◈✿ღ✿，高能量密度锂金属电池（LMBs）的开发成为关键◈✿ღ✿。然而◈✿ღ✿，固态电解质面临严峻挑战◈✿ღ✿：无机陶瓷电解质虽导电性强但易脆裂◈✿ღ✿，与电极界面接触差◈✿ღ✿；聚合物电解质弹性佳却离子电导率低◈✿ღ✿，且难以抑制锂枝晶生长美穗由纪◈✿ღ✿。如何平衡离子传导性◈✿ღ✿、机械柔韧性和界面稳定性◈✿ღ✿，成为制约固态电池实用化的核心瓶颈◈✿ღ✿。

　　图1 揭示了仿生设计思路◈✿ღ✿：轮胎的尼龙网增强层（图1a）对应电解质中的多孔PE支架（图1b）◈✿ღ✿，液态增塑剂对应离子导体的深共晶电解质（DEE）◈✿ღ✿，而橡胶基质则转化为弹性聚合物网络◈✿ღ✿。这种三层结构使PMEC兼具柔性与刚性◈✿ღ✿，既维持离子通路连续◈✿ღ✿，又抑制锂枝晶穿透◈✿ღ✿。

　　图1 a) 轮胎设计与制备示意图◈✿ღ✿：胎面胶◈✿ღ✿、尼龙冠带层◈✿ღ✿、橡胶涂层尼龙网◈✿ღ✿、液态橡胶增塑剂◈✿ღ✿。 b) 受轮胎启发的含深共晶电解质（DEE）固态弹性体电解质设计与制备示意图◈✿ღ✿：阴极美穗由纪◈✿ღ✿、锂金属k8凯发◈✿ღ✿、弹性体电解质◈✿ღ✿、自支撑电解质膜◈✿ღ✿、液态DEE◈✿ღ✿。

　　图2 展示了PMEC卓越的力学与电化学性能◈✿ღ✿。其自支撑薄膜（图2a）透明度高◈✿ღ✿、可拉伸210%不断裂◈✿ღ✿，邵氏C硬度为37.5（图2b）◈✿ღ✿，接近运动鞋底水平◈✿ღ✿。通过180°剥离测试（图2c）美穗由纪◈✿ღ✿，其界面粘附能达36.34 J m−2◈✿ღ✿，甚至可吊起100 g重物而不分层（图2d）◈✿ღ✿。电化学性能同样突出◈✿ღ✿：30°C时离子电导率为2.37 mS cm−1（图2e）◈✿ღ✿，锂离子迁移数0.64（图2f）◈✿ღ✿，远超传统聚环氧乙烷（PEO）基电解质（0.2–0.3）◈✿ღ✿。

　　图2 PMEC的力学与离子传输特性◈✿ღ✿： a) 自支撑薄膜的光学透明度与210%拉伸性展示◈✿ღ✿； b) 邵氏C硬度测试结果（37.5）◈✿ღ✿； c) PMEC夹于铜箔间的界面粘附能测试（36.34 J m⁻²）◈✿ღ✿； d) PMEC粘附力演示（吊起100 g重物）◈✿ღ✿； e) 离子电导率阿伦尼乌斯曲线 mS cm⁻¹）◈✿ღ✿； f) LiPMECLi对称电池在10 mV偏压下的计时电流曲线

　　结构解析阐明性能根源◈✿ღ✿。小角/广角X射线散射（SAXS/WAXS）证实PMEC为均匀非晶态（图3a–c）◈✿ღ✿，无相分离或结晶◈✿ღ✿。拉曼光谱（图3d–e）显示TFSI⁻阴离子中游离态占比71.2%◈✿ღ✿，离子对（CIP）和聚集体（AGG）较少美穗由纪◈✿ღ✿，表明高效的锂离子解离与传输通道◈✿ღ✿，与高电导率数据吻合k8凯发◈✿ღ✿。

　　图3 PMEC结构表征与离子配位分析◈✿ღ✿： a) SAXS二维散射图谱（PMEC及对照组）◈✿ღ✿； b) 一维SAXS曲线（证实均匀非晶结构）◈✿ღ✿； c) 一维WAXS曲线（无结晶峰）◈✿ღ✿； d) 拉曼光谱（TFSI⁻阴离子配位态分解）◈✿ღ✿； e) 不同样品中TFSI⁻物种比例（PMEC游离阴离子占比71.2%）◈✿ღ✿。

　　界面自适应机制◈✿ღ✿。XPS深度剖析（图4a–c）显示◈✿ღ✿，循环后的锂负极表面形成梯度固体电解质界面（SEI）◈✿ღ✿：外层富含有机组分（如C–F◈✿ღ✿、C=O）美穗由纪◈✿ღ✿，内层以无机物（LiF◈✿ღ✿、Li₂O）为主◈✿ღ✿。TOF-SIMS成像（图4d–f）进一步证实SEI组分均匀分布◈✿ღ✿，这种有机-无机双层结构有效抑制枝晶并稳定界面◈✿ღ✿，使LiPMECLi对称电池稳定运行2000小时◈✿ღ✿。

　　图4 循环后锂负极界面分析◈✿ღ✿： a–c) XPS深度剖析（C 1s, F 1s, O 1s谱随溅射时间演变）◈✿ღ✿； d–f) TOF-SIMS表面成像（F⁻, O⁻, C⁻信号分布对应LiF◈✿ღ✿、Li₂O及有机SEI组分）◈✿ღ✿。

　　◈✿ღ✿。LFPPMECLi电池在0.1–5 C倍率下容量保持优异（图5a–b）k8凯发◈✿ღ✿，0.5 C循环800次后容量保持88.33%（图5c–d）◈✿ღ✿，3 C倍率下1000次循环后仍保有63.4 mAh g−1（图5e）美穗由纪◈✿ღ✿。高压钴酸锂（LCO）电池在4.5 V下循环100次容量保持89.5%（图5f）◈✿ღ✿。电化学阻抗（EIS）与弛豫时间分布（DRT）分析表明（图5g）◈✿ღ✿，循环后界面电阻从203 Ω降至75 Ωk8凯发◈✿ღ✿，印证了SEI的导电稳定性◈✿ღ✿。与现有技术对比（图5h）◈✿ღ✿，PMEC在离子电导率与库仑效率方面均具优势◈✿ღ✿。

　　图5 LFPPMECLi全电池性能◈✿ღ✿： a) 倍率性能◈✿ღ✿； b) 不同倍率充放电曲线 C循环电压曲线 C长循环稳定性◈✿ღ✿； e) 3 C长循环稳定性◈✿ღ✿； f) LCO电池循环性能◈✿ღ✿； g) 循环前后DRT与EIS分析◈✿ღ✿； h) 与文献报道固态电池性能对比◈✿ღ✿。

　　实用化演示彰显其鲁棒性◈✿ღ✿。PMEC基软包电池被切割◈✿ღ✿、弯折后（图6a）◈✿ღ✿，仍能为LED持续供电◈✿ღ✿，证明其在机械滥用下保持电化学功能完整性◈✿ღ✿。图6b总结PMEC的设计逻辑◈✿ღ✿：弹性基质保障界面自适应接触◈✿ღ✿；均匀离子溶剂域实现快速锂离子传输◈✿ღ✿；梯度SEI抑制枝晶◈✿ღ✿；整体结构耐受电化学与机械应力◈✿ღ✿。

　　图6 a) LFPPMECLi软包电池机械损伤演示（切割/弯折后仍点亮LED）◈✿ღ✿； b) PMEC结构-性能关联示意图◈✿ღ✿：弹性恢复◈✿ღ✿、离子传输通道美穗由纪◈✿ღ✿、梯度SEI◈✿ღ✿、电化学/机械鲁棒性◈✿ღ✿。

　　该研究通过模仿轮胎的多层复合结构◈✿ღ✿，成功开发出兼具高离子导◈✿ღ✿、机械韧性与界面自适应能力的固态电解质PMEC◈✿ღ✿。其均匀非晶态结构◈✿ღ✿、梯度SEI形成机制以及抗损伤特性◈✿ღ✿，为解决固态电池的界面失效与枝晶难题提供了新思路◈✿ღ✿。研究团队指出k8凯发◈✿ღ✿，这一仿生设计策略有望为高安全◈✿ღ✿、长寿命固态锂金属电池的实用化铺平道路◈✿ღ✿。凯发k8娱乐官网入口k8凯发◈✿ღ✿。天生赢家 一触即发凯发vip聚乙烯板◈✿ღ✿，凯发◈✿ღ✿，凯发首页官网登录链条导轨◈✿ღ✿，