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未来储能系统的发展需要更高能量密度的电池,而当前进一步提高锂离子电池的能量密度仍然存在瓶颈,难以短期突破。使用锂金属作为电池的阳极可以极大地提高电池的能量密度。但是锂金属电池在循环过程中容易产生锂枝晶,这可能刺穿隔膜导致电池短路从而使电池燃烧或者爆炸,极大地限制了锂金属电池的实际应用。固态电解质应用在锂金属电池中可以提升其安全性。其中固态聚合物电解质受到广泛的研究,它拥有良好的柔韧性,优异的加工性以及与锂金属阳极界面电阻低等优点。但是,聚合物电解质在室温下的离子电导率很低,必须提升一定温度后才能使电池正常运行,然而在这种情况下聚合物电解质到了玻璃化转变温度,机械强度低,难以抑制锂枝晶的生长。近几年的研究发现,提高聚合物电解质的机械强度和界面稳定性可以抑制锂枝晶的生长,从而提升其在锂金属电池中的循环稳定性。本文主旨在通过聚合物电解质表面修饰策略来增强聚合物电解质的机械强度和界面稳定性,从而抑制锂枝晶的生长以及提高锂金属电池的循环性能。首先综述了高能锂金属电池应用中的主要问题以及解决策略。其次,阐述了固态电解质的分类以及研究现状。在前人研究工作的基础上,本论文通过聚合物电解质的表面设计来提高聚合物电解质在锂金属电池中的稳定性,为提升固态电池的性能提供了一种新的思路。取得的研究结果如下:1.探究了一种表面涂覆二维氮化硼纳米片的聚氧化乙烯(PEO)聚合物电解质的策略。通过热压转印法制备了氮化硼纳米片涂覆的PEO聚合物电解质膜。氮化硼纳米片保护层不仅可以增强PEO聚合物电解质表面的机械强度而且可以使电解质和锂金属界面保持稳定,减小尖端效应,使锂离子流分布均匀,从而抑制锂枝晶的生长,提升固态电池的循环稳定性和倍率性能。2.通过旋涂、退火法在不锈钢基底上制备了MAPbC13钙钛矿薄膜,然后使用热压法将钙钛矿薄膜转印到PEO聚合物电解质上。完整致密的MAPbCl3钙钛矿薄膜可以增强PEO表面的机械强度,保证锂金属和电解质的界面稳定性,从而抑制锂枝晶的生长。这种钙钛矿薄膜保护层设计为改善PEO电解质固态锂金属电池的性能开辟了一条新的途径。