采用凝膠聚合物電解質的固態鋰硫（Li-S）電池已經引起了廣泛關注，因為與液態電解質相比，其安全性更高，與陶瓷電解質相比，其界面電阻更低。然而，除了其不盡人意的鋰離子傳導性和相對較低的機械強度外，凝膠聚合物電解質中不可避免的多硫化物穿梭現象仍然限制了其發展。

清華大學深圳國際研究生院周光敏等設計了一種聚環氧乙烷-聚丙烯腈（PEO-PAN）共聚物膜電解質，其中PAN纖維既是填充劑又是交聯劑。

圖1. EO-PAN-LiTFSI膜電解質的制備和表征

具體而言，這項工作通過將PEO/LiTFSI滲透到PAN纖維網絡中，制備了一種具有高機械強度和改善離子傳導性的聚合物電解質膜。這種電解質結合了PAN纖維填充物和PEO-PAN交聯結構的優點，產生了高離子傳導性和高鋰鹽解離能力。PEO中的醚基和PAN中的氰基之間的反應被確認為交聯機制。此外，PEO-PAN-LiTFSI電解質對多硫化物有較強的吸附作用，抑制了穿梭效應，減少了容量衰減，這一點在理論計算中得到了驗證。

圖2. 扣式Li-S電池的電化學性能

因此，受益于上述優勢，當PEO-PAN-LiTFSI電解質用于Li-S扣式電池時，獲得了良好的循環穩定性和倍率能力。當用于軟包電池時，PEO-PAN-LiTFSI在彎曲的情況下與正負極均能保持良好的接觸，在彎曲1000次后仍能保持96%以上的容量。

總之，這項工作為開發新型交聯凝膠電解質提供了理論基礎，并為解決固態Li-S電池中的多硫化物穿梭問題提出了新的方法。

圖3. PEO-PAN-LiTFSI基柔性Li-S軟包電池性能

Crosslinked Nanofiber-Reinforced Solid-State Electrolytes with Polysulfide Fixation Effect Towards High Safety Flexible Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI：10.1002/adfm.202203272