固态锂金属电池（SSLMBs）在电动汽车和无人机等领域具有巨大的应用前景，因为它们具有固有的安全性和实现高能量和功率密度的潜力。 作为关键组件，具有高离子导电性、优异的热稳定性和与电极兼容性的固态电解质（SSEs）具有重要意义。
在此，清华大学深圳国际研究生院周光敏团队通过超分子定向自组装制备了一种4.1 μm厚的π共轭聚合物膜，并将其作为一种安全的SPE宿主。研究显示，通过局部离域的π电子工程实现了多孔平面分子骨架和刚性分子骨架，分别用于离子传导和结构支撑。
基于此，该电解质表现出高的离子电导率（在25℃下7.7 × 10−4 S cm−1）。此外，π共轭聚合物膜还表现出超高的抗拉强度（525 MPa），并支持稳定的Li对称电池循环超过2500小时。
图1. Li+传导和FSI–限制的研究
总之，该工作构建了一种超薄、机械强度高、热稳定性好且具有层状结构的π-共轭聚合物薄膜。具体而言，该薄膜将PVDF-HFP/DMF/LiFSI体系作为桥接剂引入层中，形成最终的固态电解质，克服了传统固态电解质的缺点，包括不稳定性、界面兼容性差和高电子导电性。因此，该工作展示了π-共轭聚合物框架作为下一代能源存储技术候选者的潜力。
图2. Li||SPAN全电池的电化学性能和循环电极的界面分析
An Oriented design of π-conjugated polymer framework for high-performance solid-state lithium batteries, Energy & Environmental Science 2025 DOI: 10.1039/d4ee03104k
周光敏，副教授，博士生导师。2014年博士毕业于中国科学院金属研究所，导师为成会明院士和李峰研究员。2014-2015年于美国UT Austin从事博士后研究，合作导师为Arumugam Manthiram教授。2015-2019年在斯坦福大学崔屹教授课题组从事博士后研究。主要研究方向为电化学储能材料及器件与电池回收，其中第一作者及通讯作者论文包括Nature Nanotechnology, Nature Energy, Chemical Reviews，Nature Communications, Science Advances, PNAS，Advanced Materials等。