固态电池因其安全性较液态电池极大改善而备受关注，兼具高柔韧性和高锂离子电导率的复合电解质有效的提升了电极-电解质界面接触和电池性能又拓宽了固态电池的柔性应用场景。然而，多点锂形核-枝晶生长导致电池循环始终无法达到实际商业应用要求。拥有高绝缘性和多孔道结构的金属有机框架（MOF）已应用于抑制电极材料中的锂枝晶穿透。近日，天津大学罗浪里教授课题组发表了题为“A Hollow Porous Metal Organic Framework Enabled Polyethylene Oxide Based Composite Polymer Electrolytes for All-solid-state Lithium Batteries”的文章，系统介绍了一种新型空心ZIF-8储存锂离子液体类固态电解质在电化学循环过程中抑制锂枝晶生长的机制。
图 1. 中空ZIF-8/IL填料结构以及复合电解质薄膜中锂离子迁移路径示意图 作者采用流延法成功制备出一种超薄的复合电解质薄膜，在聚氧乙烯PEO基体中均匀分散填充了锂离子液体（Li-IL）的空心MOF颗粒。这种特定核壳结构具有抑制锂枝晶生长的绝缘壳和能够存储足够的Li-IL并增强Li离子迁移率的内腔。同时，提升了复合电解质薄膜中的高分子非晶化程度和热稳定性，并使得电解质膜与锂负极的界面接触得到改善。在确定具有最高锂离子电导率的最佳填料含量的条件下，复合固体电解质薄膜显示出优异的锂离子迁移数和电化学稳定性。采用含有新型填料的复合电解质薄膜组装的Li对称电池能够稳定的循环770 h。在0.1 C倍率和60℃的温度条件下，采用高容量正极 NCM811组装的非对称电池的比容量为182.5 mAh·g-1，稳定循环100次后容量保持率为73%。这类超薄复合电解质薄膜因其有效抑制锂枝晶而展现的优异电化学性能和稳定性有望得到广泛的发展和应用。 图2. 60 °C 下电池的电化学性能测试。(a) Li/30 H-Z-CPE/NCM811 电池在 0.1 C 下的循环性能。(b) 使用 30 H-Z-CPE 的电池在 0.1 C 下第 1、20、50 和 100 次循环的充电/放电曲线。(c) Li/30 H-Z-CPE/LiFePO4 电池在 0.1 C 下的循环性能。（d）在 0.1-1C 下的倍率性能。 论文信息： A Hollow Porous Metal-Organic Framework Enabled Polyethylene Oxide Based Composite Polymer Electrolytes for All-Solid-State Lithium Batteries Yubing Hu, Tianshi Feng, Lei Xu, Dr. Lifeng Zhang, Prof. Langli Luo Batteries＆Supercaps DOI: 10.1002/batt.202100303
