广东工业大学霍延平教授课题组联合华南理工大学刘军教授通过有机无机复合策略设计了一种新型Ga₂O₃掺杂PEO聚合物电解质并成功应用于锂金属电池。具有氧空位的纳米Ga₂O₃填料可在充放电过程中形成富锂的Li-Ga合金，改善了电解质-电极界面，提升了锂金属电池的电化学性能。

近年来随着智能手机、电脑及电动汽车的广泛应用，高效稳定的储能装置的需求量越来越大。由于较高的能量密度及安全性，全固态锂电池被认为是一种优异的储能装置。研究表明，聚环氧乙烷(PEO)具有较好的锂盐溶解能力、良好的粘性、较低的界面阻抗及制备成本等优点而被广泛应用于全固态锂电池。然而，PEO基聚合物电解质较低的离子电导率及电化学窗口阻碍了其进一步发展。

基于上述考虑，设计合成了缺陷丰富的Ga₂O₃纳米块作为无机填料来改善PEO电解质的离子电导率及电化学性能。作者将氧化镓、LiTFSI分和PEO聚合物均匀分散在乙腈的中，最后通过溶剂挥发获得聚合物固态电解质。通过电子顺磁共振波谱(EPR)及X射线光电子能谱(XPS)分析，验证所合成的Ga₂O₃具有丰富氧空位。通过对Ga₂O₃掺杂前后电解质的电化学交流阻抗(EIS）、X射线衍射(XRD)及红外光谱(FTIR)，证明Ga₂O₃的氧空位促进了LiTFSI解离，降低了PEO聚合物链段交联程度，从而获得了更高的离子电导率及更好的电化学性能。

此外，通过XPS及扫描电子显微镜(SEM)分析发现，制备的Ga₂O₃聚合物电解质在循环过程中会形成Li-Ga合金和稳定的SEI膜，可以促进了锂离子的快速迁移，同时可抑制锂枝晶的生长。因此，Ga₂O₃掺杂的PEO电解质所组装的电池展现出优异的沉脱锂稳定性及充放电性能。

综上，通过有机无机复合的策略，开发了一种新型Ga₂O₃掺杂聚合物固态电解质。通过无机填料的氧空位与LiTFSI、PEO链段相互作用，在电解质-电极界面构筑了稳固的富锂合金层。这种方法为提升聚合物电解质的离子电导率及循环稳定性提供一种思路。