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  隨著電動汽車以及各種電子產品對于高能量密度的安全儲能設備的需求不斷增長，全固態鋰電池受到了極大的關注。傳統的鋰離子電池系統由于使用了易燃的有機電解液，其安全性一直以來都是人們關注的焦點，而固態電解質憑借其固有的熱穩定性以及兼容高能量密度鋰金屬負極的特性，被認為有希望取代傳統的液態電解液。然而全固態鋰電池仍存在不少挑戰，固態電解質和電極之間固固接觸所形成的高界面阻抗仍是限制其實際應用的關鍵問題。此外，由于電極中較長的離子擴散路徑，全固態鋰電池的活性物質負載通常較低（<1 mg cm^-2），該值遠小于目前商用鋰離子電池鈷酸鋰正極的12 mg cm^-2和石墨負極的6 mg cm^-2。

  近日，上海科技大學物質學院劉巍教授課題組在高性能全固態鋰電池的固體聚合物電解質方面取得重要進展。他們突破傳統制備方法，利用立體光固化成型（SLA）3D打印技術，以聚乙二醇二丙烯酸酯為聚合物基體原料，3D打印出一種具有三維表面結構的聚合物固態電解質。由于構建出3D電解質-電極界面，使界面處的比表面積增大了95%，顯著優化了電極與聚合物固態電解質之間的界面接觸，大大降低了界面阻抗，并且能將正極活性物質負載提高到5 mg cm^-2這一較高的水平，以此提升全固態鋰電池的性能。SLA3D打印技術為高性能的全固態鋰電池提供了新的研究途徑，有希望應用于下一代的能量存儲領域。

  具有三維表面結構的固態電解質以及由其組裝的全固態鋰電池的示意圖。三維表面結構可提供更大的比表面積，從而改善電解質與電極之間的界面接觸，并縮短了鋰離子從電解質到電極的傳輸路徑，以此增加活性物質的負載。

  目前該成果以Stereolithography 3D Printing Solid Polymer Electrolytes for All-Solid-State Lithium-Metal Batteries 為題，在國際知名學術期刊Nano Letters上發表。上海科技大學為該成果的唯一完成單位，上海科技大學物質學院2019級研究生何英杰為該論文的第一作者，劉巍教授為通訊作者。該項工作受到了國家自然科學基金青年科學基金、科技部國家重點研發計劃、上科大啟動經費等支持，同時感謝上科大物質學院電鏡中心的支持。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02457