고체 상태 전해질(Solid-state electrolytes, SSEs)은 액체 전해질을 대체함으로써 안전성을 향상시켜 리튬 금속 배터리(LMBs)의 발전에 중요한 잠재력을 지닌다. 그러나 낮은 이온 전도도, 제한된 전기화학적 안정성, 그리고 전해질/전극 계면의 호환성 부족과 같은 문제들이 고에너지 밀도 LMB의 개발을 저해한다. 본 연구에서는 이온-회전 쌍극자 상호작용, 이온-고정 쌍극자 상호작용, 수소 결합을 포함하는 다중-브리지(다리) 공학 복합 엘라스토머 전해질(multiple-bridge engineered composite elastomer electrolytes, CEEs)을 활용한 SSE 설계 전략을 제안한다. 또한 CEE 기반 복합 엘라스토머 양극(Corporate elastomer cathode, CEC)을 함께 구성한다. 이 설계는 부피 적응형 엘라스토머 매트릭스, 높은 Li+ 전도성을 갖는 딥 유텍틱 전해질, 그리고 견고한 나노와이어를 결합한다. 그 결과, CEE는 높은 이온 전도도(1.7 × 10 −3 S cm −1), 리튬 수송수 0.72, 그리고 298 K에서 최대 4.9 V까지의 넓은 전기화학적 안정성 창을 나타낸다. 또한 설계된 균일한 Li+ 플럭스는 0.1 mA cm −2에서 900 h를 초과하는 동안 안정적인 Li 도금/박리를 촉진한다. 더 나아가 LFP 기반 CEC|CEE|Li 전지의 경우, 코인 셀에서 300 사이클 후 가역 용량 133 mAh g −1 및 95% 유지율을 보이며, 포일(파우치) 셀에서는 1 C에서 250 사이클 후 129 mAh g −1 및 96% 유지율을 보인다. 본 전략은 고에너지 밀도 LMB의 수명을 연장하기 위한 고체 상태 고분자 전해질을 설계하는 데 유망한 접근법을 제시한다.

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