Progress and perspectives on electrospinning techniques for solid-state lithium batteries

Wen Lei, Heng Li, Yuxin Tang*, Huaiyu Shao*

Carbon Energy.

DOI: 10.1002/cey2.180

随着能源危机愈演愈烈，全球正在开展一场前所未有的新能源和节能技术革命。而正在如火如荼发展的动力电池，已然成为新能源革命的焦点。相比于传统锂离子电池，全固态锂电池安全性更好，在提高电池能量密度、拓宽工作温度区间、延长使用寿命方面也具有较大优势，近年来获得了更多研究人员的青睐。为了加快推进全固态锂电池的实用化进程，电池关键材料的开发和性能的优化刻不容缓，主要包括制备具有较高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质、改善电极/固态电解质界面相容性以及提高锂负极循环稳定性等方面。

近日，澳门大学邵怀宇课题组与福州大学汤育欣课题组合作，详细调研总结了静电纺丝技术在全固态锂电池应用的研究进展，第一作者为澳门青年学者、武汉科技大学雷文副教授。文章以“Progress and perspectives on electrospinning techniques for solid-state lithium batteries”为题目发表在Carbon Energy上。

固态电解质（SSEs）是固态锂电池的关键组成部分，对电池性能有重要影响。合理的材料结构和组分设计对改善固态电解质的Li⁺电导率、界面接触和机械完整性至关重要。在各种制造方法中，静电纺丝技术在构建具有丰富孔隙、可调控材料组成的三维纤维网络结构方面具有显著优势，引起了极大的关注（图1）。

图1 (a)静电纺丝技术的结构/功能优势。(b) 2007-2021年期间与静电纺丝有关的论文发表数量。(c)静电纺丝技术的应用领域。

有鉴于此，本文全面总结了静电纺丝技术应用于高性能全固态锂电池的最新研究进展。首先，在简要介绍全固态锂电池发展历史的基础上，概括了不同尺度范围的Li⁺传输机制和材料选择原则。然后，全面讨论了基于静电纺丝技术在制备三种类型固态电解质（无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合型固态电解质）和锂金属负极方面的研究进展（图2）。最后，在总结以往工作的基础上，强调了静电纺丝技术应用于全固态锂电池的未来研究方向。

图2 静电纺丝技术在制备固态电解质和锂负极保护中的应用。