리튬 금속 배터리(LMB)를 위한 고체 고분자 전해질(SPE)의 상용화 진전은 농도 분극, 비균일한 Li+ 플럭스, 그리고 불안정한 고체전해질 계면(SEI)과 같은 문제들로 인해 지연되어 왔으며, 이러한 요인들은 수지상(dendrite) 형성에 기여한다. 이들 문제를 해결하기 위해 플루오르화된 분절, 고-쌍극자 zwitterion, 그리고 회전-모션 구동 이온-호핑 매질로 구성된 독특한 솔베이션 채널을 특징으로 하는 실리카 프레임워크(SF) 기반 단일이온 도전자가 제안된다. 이러한 설계는 정극/전극 계면에서의 낮은 저항을 촉진하고, 음극/전해질 계면에서 수지상 성장을 억제하며, 균일한 Li+ 플럭스를 유지한다. 그 결과, 견고한 프레임워크 내부의 연속적인 이온 채널은 Li-이온의 해리 및 수송을 향상시켜 높은 이온 전도도(σDC = 8.8 × 10−4 S cm−1), 0.9 GPa의 탄성률(modulus), 높은 리튬 전달수(≈0.83), 그리고 25 °C에서 최대 5.2 V까지의 확장된 전기화학적 안정성 창을 달성한다. 이러한 설계는 Li2CO3, LiF, 그리고 Li2O로 구성된 유기/무기 혼성 SEI 층의 형성을 유도하여, 0.1 mA cm−2에서 4000 h 이상 동안 초안정적인 Li 도금/박리를 가능하게 한다. 또한, 전지(풀셀)는 우수한 속도 성능과 장기 사이클링 안정성 및 용량 유지율(1 C에서 400 사이클 후 Li||LFP의 경우 81%, Li||NCM811의 경우 86%)과 높은 쿨롬 효율을 보이며, 안정적인 LMB를 위한 유망한 전략을 제공한다.

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