Die Entwicklung von hochleistungsfähigen Festkörperelektrolyten ist der Schlüssel zur Verbesserung der Gesamtleistung der nächsten Generation von Festkörper-Lithiumbatterien. Um die häufigen Probleme herkömmlicher polymerer Festkörperelektrolyte wie geringe mechanische Festigkeit, niedrige Ionenkonduktivität und schlechte Grenzflächenstabilität zu verbessern, ist es in der Regel erforderlich, funktionale Füllstoffe einzuführen. Allerdings weisen die üblichen anorganischen Füllstoffe eine schlechte Kompatibilität mit der Polymermatrix auf, was zu Porenbildung im Verbundnetzwerk führt, die mechanischen Eigenschaften verschlechtert, eine ungleichmäßige Ionenleitung verursacht und lokale Nebenreaktionen verstärkt. Vor diesem Hintergrund wurde in dieser Studie ein funktionaler Füllstoff aus cyanidmodifiziertem starren aromatischen Polyamid (CY-PPTA) entwickelt und ein vollständig organischer quasi-fester Verbundelektrolyt auf PVDF-Basis aufgebaut. Die starken Wechselwirkungen zwischen den aromatischen Polyamidketten fördern die Bildung starrer Nanopartikel, und durch die Synergie von Cyanid- und Amidgruppen mit PVDF kann CY-PPTA nicht nur das mechanische Gerüst des Festkörperelektrolyten tragen und dessen mechanische Festigkeit erhöhen, sondern auch die Lithiumsalzdissoziation und Lithiumionenwanderung fördern, wodurch kontinuierliche und effiziente Ionentransportkanäle entstehen (Ionenkonduktivität 8,12×10⁻⁴ S·cm⁻¹) und eine stabile, LiF-reiche SEI-Schicht auf der Oberfläche des Lithiummetalls induziert wird, was letztendlich zu einem stabilen Langzeitzyklus der Li|LiFePO₄-Vollzelle beiträgt (Kapazitätserhalt von 88 % nach 1300 Zyklen bei 5,0 C). Diese Arbeit bietet einen neuen Ansatz zur Entwicklung neuartiger Festkörperelektrolyte.

Quasi-fester Polymer-Elektrolyt; Lithium-Metall-Batterie; organischer Füllstoff; hohe mechanische Festigkeit; hohe Ionenkonduktivität