凝胶聚合物电解质（GPEs）兼具传统电解液和全固态聚合物电解质的优点，具有高离子电导率、灵活可调的电解质/电极界面、无液体泄漏风险等特点，在高比能和高安全固态锂金属电池（LMBs）研究中备受关注。然而，常规聚合物基体骨架由不可滑动共价键组成，当应对电池循环过程中枝晶生长和体积波动时无法保证电极/电解质界面的结构完整性，造成锂金属电池循环性能快速恶化。因此，亟需发展兼顾离子快速传导和坚韧机械性能的聚合物骨架，以保证电池整体性能的提升。
针对常规化学交联键的不可滑动性现象，近日，西安交通大学化学学院丁书江教授和高国新副教授团队受聚轮烷“滑环”交联结构高韧性的启发，从聚合物微观结构设计角度制备了一种具有分子滑轮结构的滑动交联凝胶聚合物电解质（slide-crosslinked gel polymer electrolytes，SCGPEs）。其中，滑轮架构中的α-环糊精（α-CDs）空腔不仅为锂离子的传输提供快速通道，确保SCGPE具有高离子电导率（30℃时1.73×10-3 S cm-1）；而且在受力时沿聚合物链可逆滑动，释放聚合物网络中多余应力，提升材料的机械韧性（157.22 MJ m-3）。所组装的Li|SCGPE-3|LFP固态电池最终展现出良好的长循环稳定性、高倍率和高安全性。该工作为固态锂电池用聚合物电解质的设计提供了新思路。
该研究成果以“Highly tough slide-crosslinked gel polymer electrolyte for stable lithium metal batteries”为题发表在国际权威期《德国化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。化学学院邓雪甜硕士和新加坡国立大学陈晶博士为论文共同第一作者。化学学院丁书江教授、高国新副教授为论文通讯作者，西安交通大学化学学院为本论文的第一通讯单位。
此项研究工作得到了国家自然科学基金和陕西省高校联合基金等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202410818
研究团队主页链接：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/dingsj
https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/gaoguoxin
审核人：张彦峰
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