基于Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12/聚合物復合固態電解質的制備及電化學性能

屠芳芳 謝 健 郭 鋒 趙新兵 王羽平 陳 冬 相佳媛 陳 建

(1浙江南都電源動力股份有限公司，杭州 311100)

(2浙江大學材料科學與工程學院，杭州 310027)

0 引 言

鋰離子電池憑借其高工作電壓和能量密度、低自放電率和環境友好等特點，已廣泛應用于動力和儲能領域[1]。傳統鋰離子電池采用的液態有機電解液熱穩定性差、著火點低，當電池使用不當發熱時，存在易泄露、易燃易爆等安全隱患[2]。采用不易燃、熱穩定性好的固態電解質取代有機電解液，是解決上述安全問題的根本途徑[3]。此外，石榴石型氧化物等部分固態電解質電化學窗口寬，可以匹配高電壓正極，并與金屬鋰兼容性強，有望實現更高的能量密度和更長的循環壽命[4-5]。

固態電解質主要分為無機固態電解質和聚合物固態電解質。目前研究較多的無機固態電解質主要包括石榴石型、鈣鈦礦型、鈉超離子導體型（NASICON）、鋰超離子導體型(LISICON)、LiPON型和硫化物等[6]。硫化物的離子電導率最高(10-2S·cm-1)，可與液態電解液媲美，但制備過程對環境水分要求高，易吸濕釋放有毒氣體H2S，造成環境污染和安全問題[7]。鈣鈦礦型、NASICON型和LISICON型氧化物電解質的室溫離子電導率可以達到10-3～10-4S·cm-1[8-10]，但含 Ti4+和Ge4+的體系低電位下容易被還原，對金屬鋰不穩定。石榴石型氧化物電解質室溫離子電導率高(10-3S·cm-1)，電化學窗口寬(＞5 V)，并對金屬鋰穩定，正負極選擇范圍寬，應用前景十分廣闊，不足之處在于對水和二氧化碳敏感，表面容易生成Li2CO3，因此需要控制生產環境或使用前預處理[11-13]。總體來說，無機固態電解質普遍離子電導率高、電化學窗口寬，但脆性大，致密電解質片的制作難度高，并且電極/電解質固固界面接觸不良，導致界面阻抗偏大[14]。

聚合物固態電解質質量輕、易成膜、粘彈性好，具有良好的加工性和界面潤濕性，但其室溫離子電導率偏低(10-6～10-9S·cm-1)[15-16]。常見的聚合物固態電解質包括聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯體系、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等[17-20]。PEO是當前研究最廣泛的聚合物電解質，鋰離子通過與PEO鏈段上的醚氧原子之間的配位與解離，從而實現鏈內或鏈間的遷移[21]。PEO室溫下具有高結晶性，導致室溫離子電導率低(約10-7S·cm-1)，加之電化學窗口較窄(＜4.0 V)，限制了它的進一步應用[2]。采用共混、共聚、交聯或增塑等改性策略可以提高PEO的非結晶相比例，從而提高離子電導率[22-24]。Fan等將PEO與Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)和聚乙二醇(PEG)復合，利用LLZTO提高離子電導率和鋰離子遷移數，利用PEG提高復合膜韌性，所開發的電解質膜在25℃下離子電導率達到6.24×10-5S·cm-1[22]。Xie等[24]利用紫外光原位聚合，在PEO基體上引入柔性小分子四乙二醇二甲醚和剛性小分子三乙二醇二甲基丙烯酸酯，所得三嵌段共聚物的室溫離子電導率高達2.7×10-4S·cm-1。盡管如此，PEO基固態電解質仍然存在室溫離子電導率偏低、電化學窗口較窄等問題。

提高聚合物的離子電導率，最根本的是提高聚合物鏈段運動能力。聚碳酸亞丙酯(PPC)具有無定形結構和柔性分子鏈，主鏈含羰基氧，介電常數高，可促進鋰鹽解離，提高Li+濃度，并且成本低、生物降解性好[25-26]。Yu團隊[27]首次報道了PPC/PEO共混聚合物電解質，證實PPC的存在降低了PEO基聚合物的結晶度，將鋰離子電導率提升至6.83×10-5S·cm-1。我們設計PPC/PEO共混體系與石榴石型氧化物LLZTO復合，并探究了PPC/PEO比例和LLZTO含量對復合電解質離子電導率的影響。PEO可增強成膜能力，PPC可提高聚合物的無定形程度和粘彈性，既利于聚合物鏈段的運動又能改善電極/電解質的界面接觸；LLZTO既可作為增塑劑降低聚合物的結晶性，又能作為離子導體提供新的離子傳輸通道，進一步提高電解質的離子電導率和電化學穩定窗口。經比例優化后，復合電解質膜離子電導率提升至1.14×10-4S·cm-1。

1 實驗部分

1.1 材料制備

采用固相法制備Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)[28]。將碳酸鋰(99%，Sigma Aldrich)、氧化鑭(99.99%，Alfa Aesar)、氧化鋯(99%，國藥集團化學試劑有限公司)、氧化鉭(99.5%，Aladdin)按化學計量比混合，其中碳酸鋰過量10%，以補償鋰高溫下揮發的損失。上述原料加入氧化鋯球磨罐中，以300 r·min-1轉速球磨3 h，隨后在箱式爐中950℃煅燒6 h，所得粉料再次球磨和燒結，工藝參數不變。將二次燒結后的產物研磨成粉，惰性氣氛下保存。

采用溶液澆注法制備LLZTO/PPC/PEO復合固態電解質膜。在手套箱中按一定質量比稱取PPC(Mw=50 000，Sigma Aldrich)和PEO(Mw=600 000，Sigma Aldrich)，聚合物總質量為1.76 g，與55 mL無水乙腈混合后，在50℃油浴鍋中磁力攪拌至充分溶解。加入0.352 g雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI，99%，Sigma Aldrich)和一定質量的LLZTO粉末，50℃油浴鍋中磁力攪拌至LLZTO顆粒分散均勻。將上述混合液倒入聚四氟模具，在手套箱內敞口干燥48 h，隨后50℃真空干燥24 h，即可剝離得到厚度約200 μm的復合固態電解質膜。作為對比，采用相同工藝制備了PEO/LiTFSI和PPC/PEO/LiTFSI固態電解質膜。

1.2 材料表征與電化學測試

材料的物相分析采用X射線粉末衍射儀(XRD，Rigaku D/Max-2550/PC)，輻射源為CuKα射線(λ=0.154 059 nm)，掃描范圍 2θ=10°～80°，工作電壓 40 kV，工作電流250 mA。電解質的微觀形貌分析使用掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi S-4800)，加速電壓5 kV。電解質膜的元素分布采用X射線能譜儀(EDX mapping，Hitachi S-4800)測得，加速電壓20 kV。復合電解質膜的差熱分析(DSC)在Perkin Elmer DSC-8000差示掃描量熱計上進行，氮氣保護下以10℃·min-1的升溫速率從-60℃升溫至100℃。電解質膜的傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)在紅外光譜儀Nicotct5700上進行，光譜范圍 400～4 000 cm-1，分辨率0.09 cm-1。

在氬氣手套箱內組裝CR2032型紐扣電池進行電化學性能測試，包括LiFePO4/電解質/Li電池、LiFePO4/電解質/C電池、不銹鋼/電解質/Li電池、不銹鋼/電解質/不銹鋼對稱電池和Li/電解質/Li對稱電池。其中LiFePO4電極是由LiFePO4、Super P、PVDF和LLZTO按質量比75∶10∶6∶9混合制成，C負極是由人造石墨、Super P、PVDF和LLZTO按質量比75∶10∶6∶9混合制成。采用藍電電池測試系統對固態鋰離子電池進行循環性能和倍率性能測試，電壓范圍2.5～3.8 V，電流密度基于1C=145 mAh·g-1計算得到。為改善室溫下電解質與電極間的界面潤濕性，對室溫測試的電池添加7 μL商用電解液(1 mol·L-1LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)/碳酸甲乙酯(EMC)溶液，VEC∶VDEC∶VEMC=1∶1∶1)，60 ℃下測試的電池不添加電解液。采用藍電電池測試系統對Li/電解質/Li對稱電池進行對鋰穩定性測試，電流密度0.1 mA·cm-2。采用IviumStat電化學工作站進行電化學阻抗譜(EIS)測試、線性掃描伏安(LSV)測試和計時電流法測試，其中EIS的電壓振幅10 mV，頻率范圍2 MHz～0.1 Hz；LSV測試的電壓范圍為開路電壓(OCP)至5.5 V(vs Li/Li+)之間，掃描速率1 mV·s-1；計時電流法采用10 mV直流極化電壓，測試時長10 000 s。

2 結果與討論

2.1 電解質的離子電導率

為測試電解質膜的離子電導率，將直徑15 mm的電解質膜夾在兩片不銹鋼阻塞電極之間，組裝成扣式對稱電池，在不同溫度下進行交流阻抗譜測試。離子電導率σ可通過公式(1)計算得到[29]：

其中d為電解質膜厚度，R為電解質本體電阻，S為電解質與阻塞電極的接觸面積。

固定LLZTO/PPC/PEO復合電解質中LLZTO含量為30%(w/w)，在不同PPC/PEO質量比下復合膜的Nyquist圖和等效電路如圖1a所示。Nyquist圖由高頻區半圓弧和低頻區的斜線構成，圓弧與電解質本體電阻Re和幾何電容Q1相關，斜線與電解質/電極間的界面電容Q2相關[20,30]。計算可得PPC/PEO質量比為1∶2、1∶1和2∶1時LLZTO/PPC/PEO的室溫離子電導率分別為7.85×10-5、1.14×10-4和2.85×10-5S·cm-1。PEO的結晶度高，抑制了鋰離子傳輸；PPC為無定形結構，鏈段容易移動，分子主鏈所含羰基和醚鍵等強極性官能團有助于鋰鹽解離，促進Li+借助PPC鏈段移動實現快速遷移[19,25]。PPC與PEO共混后聚合物的無定形程度提高，鏈段移動能力增強，因此離子電導率提高；當PPC/PEO質量比為1:1時電解質的離子電導率達到最高，之后進一步提高PPC含量，離子電導率反而降低，這主要與PPC/PEO共混體系的結晶度變化相關[27]。

固定LLZTO/PPC/PEO復合電解質中PPC/PEO質量比為1∶1，復合電解質膜的室溫離子電導率隨LLZTO含量的變化如圖1b所示。隨著LLZTO含量的增大，電解質離子電導率呈先升后降的趨勢，在LLZTO含量為30%(w/w)時離子電導率達到最高，為1.14×10-4S·cm-1。Hu團隊采用固體核磁共振技術發現，LLZO/PEO復合電解質中，隨著LLZO含量的增大，離子傳輸途徑從PEO逐漸轉變至相互連接的LLZO顆粒之間，證實LLZO的添加能夠引入新的離子傳輸通道[31]。Li團隊通過透射電子顯微鏡(TEM)和相場模擬發現，LLZO顆粒與聚合物基體的界面處存在厚約3 nm的空間電荷區域，當多個LLZO顆粒形成的空間電荷區域互相連接，形成的連續通道有利于鋰離子的快速傳輸[32]。當LLZTO含量從0增至 30%(w/w)，離子電導率從2.71×10-5S·cm-1提升至1.14×10-4S·cm-1。離子電導率的大幅提升，歸因于LLZTO自身具有優良的導鋰功能，與PPC/PEO復合后引入了新的導鋰通道，同時具備對陰離子的吸引力、提高自由鋰離子濃度、提供鋰離子源等作用[33]，并進一步增大了聚合物的無定形程度。而當LLZTO添加過量后，LLZTO顆粒易發生團聚，LLZTO與聚合物之間以及LLZTO顆粒之間的界面阻抗增大，導致離子電導率下降[34]。綜合上述分析，LLZTO/PPC/PEO固態復合電解質中選擇LLZTO含量為30%(w/w)、PPC/PEO 質量比 1∶1，該電解質以SCE指代。

圖1 LLZTO/PPC/PEO固態復合電解質在(a)不同PPC/PEO質量比下的電化學阻抗譜和(b)不同LLZTO含量下的離子電導率;(c)SCE和PEO/LiTFSI離子電導率的Arrhenius曲線Fig.1 LLZTO/PPC/PEO composite electrolyte:(a)EIS spectra with different PPC/PEO mass ratios and(b)ionic conductivities with different LLZTO contents;(c)Arrhenius plots for ionic conductivities of SCE and PEO/LiTFSI

固態電解質膜的離子傳導活化能Ea可通過Arrhenius方程計算得到[33]：

其中A為指前因子，R為氣體常數，T為絕對溫度。圖1c對比了30～80℃溫度區間內SCE和PEO/LiTFSI兩種電解質離子電導率的Arrhenius曲線。計算得到，SCE在低溫區(30～50℃)和高溫區(50～80 ℃)的活化能分別為57.3和36.5 kJ·mol-1，PEO/LiTFSI在低溫區(30～60℃)和高溫區(60～80 ℃)的活化能分別為99.3和76.2 kJ·mol-1。聚合物電解質在高溫區的離子傳導活化能比低溫區小，表明高溫下Li+更易遷移，這是由于高溫下聚合物為無定形態，分子鏈移動能力提高，Li+可快速傳輸；低溫下聚合物結晶度高，Li-O鍵的斷裂/形成過程變慢，離子電導率降低[35]。對比可見，SCE在低溫區和高溫區的離子傳導活化能均比PEO/LiTFSI低，得益于PPC/PEO共混和LLZTO的加入增大了聚合物無定形程度，提高了離子電導率。

2.2 電解質的物相組成與微觀結構

圖2a是固態復合電解質SCE的XRD圖。LLZTO的XRD衍射峰與立方相石榴石型氧化物的標準PDF卡片(PDF No.80-0457)吻合[18]，說明制備得到的LLZTO物相較純。SCE的XRD中存在立方相LLZTO的衍射峰，表明LLZTO與聚合物復合后晶相未發生變化。SCE在20°處的寬峰為PPC的衍射峰[19]，表明PPC為無定形態；19°和23.1°處的衍射峰為PEO的特征峰[33]，與純PEO相比，這2個特征峰的強度減弱，說明PPC和LLZTO的加入降低了PEO的結晶性。為進一步探究PPC和LLZTO對PEO基聚合物電解質結晶性的影響，圖2b比較了PEO/LiTFSI、PPC/PEO/LiTFSI和SCE三種電解質的DSC曲線。3種電解質的DSC曲線在-60～100℃溫度范圍內均表現出2個明顯的吸熱峰，分別對應玻璃化轉變溫度(Tg)和結晶熔融溫度(Tm)。PEO與非晶相PPC共混后，Tg從-45.9℃降至-55.8℃，Tm從60.5℃降至53.7℃；在此基礎上加入LLZTO后，Tg和Tm分別降至-56.2和49.8℃。Tg和Tm隨著PPC和LLZTO的加入而降低，增大了聚合物的無定形區域面積，增強了聚合物鏈段運動能力，從而提高了鋰離子電導率。為明確PPC/PEO共混對PEO聚合物結構的影響，對PEO、PPC和SCE三種聚合物膜進行傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析，結果如圖2c所示。與PEO和PPC相比，在SCE的特征吸收譜帶中，與C-O-C伸縮振動相關的吸收峰從1 085 cm-1移至1 105 cm-1，與CH2彎曲振動相關的吸收峰從943 cm-1移至951 cm-1，與C=O伸縮振動有關的吸收峰從1 746 cm-1移至1 754 cm-1，與C-O伸縮振動有關的吸收峰從1 230和775 cm-1分別移至1 240和787 cm-1。PPC/PEO共混后上述特征吸收峰的波數增大，表明PPC/PEO共混減弱了Li+與醚氧基、羧基氧之間的配合作用，有助于Li+的快速遷移[19,33]。

圖2 SCE的(a)XRD圖、(b)DSC曲線、(c)FTIR圖譜、(d)數碼照片、(e)SEM圖和(f～i)相應的EDS能譜圖Fig.2 (a)XRD patterns,(b)DSC curves,(c)FTIR spectra,(d)optical image,(e)SEM image and(f～i)corresponding EDS mappings of SCE

圖2d、e為自支撐SCE電解質膜的SEM圖和數碼照片。SCE膜呈淺黃色，表面光滑平整，直徑15 mm，厚約200 μm，有較好的柔性。從SEM圖可以發現，該復合電解質表面無孔洞，LLZTO顆粒均勻分散在聚合物基質中，顆粒尺寸約2～5 μm。SCE膜表面La、Zr、O和C元素的EDS能譜圖如圖2f～i所示，證實LLZTO顆粒在PPC/PEO聚合物基質中分散均勻。

2.3 電解質的電化學性能

電解質寬的電化學穩定窗口是開發高能量密度鋰離子電池的必備條件之一。為比較SCE和PEO/LiTFSI兩種電解質的電化學穩定窗口，以不銹鋼作工作電極、Li作對電極和參比電極，對組裝的不銹鋼/電解質/Li電池進行LSV測試，掃描電壓范圍為OCP～5.5 V(vs Li/Li+)，掃描速率 1 mV·s-1，結果如圖3a所示。PEO/LiTFSI組裝的電池從3.7 V開始氧化電流明顯增大，電流的增大歸因于PEO的分解[36]。而SCE組裝的電池從4.7 V開始氧化電流才出現明顯增大，表明LLZTO和PPC的加入提高了PEO基電解質的電化學穩定性，這得益于LLZTO和PPC自身的高分解電壓[26,37]以及電解質離子與LLZTO表面化學基團之間強的路易斯酸堿相互作用，增強了鋰鹽的解離并提高了陰離子的穩定性[38]。SCE寬的電化學穩定窗口(4.7 V)，能夠滿足鋰離子電池在高電壓下的使用安全。

圖3 SCE在60℃下的(a)LSV曲線及(b)電化學阻抗譜和直流極化曲線;(c)Li/SCE/Li對稱電池在60℃、0.1 mA·cm-2電流密度下的恒流循環曲線以及在第365 h處的電勢曲線放大圖Fig.3 (a)LSV curves,(b)impedance spectra and DC polarization curve of SCE at 60℃;(c)Galvanostatic cycling curves of symmetrical Li/SCE/Li cell with a current density of 0.1 mA·cm-2at 60℃,with the magnified voltage profiles at the 365 h(inset)

鋰離子遷移數(tLi+)是評價聚合物基電解質中鋰離子移動能力另一關鍵因素。在60℃下對Li/SCE/Li對稱電池進行計時電流法和交流阻抗法測試，根據公式(3)可計算得到鋰離子遷移數[39]：

其中，直流極化電壓ΔV為10 mV，I0和IS分別為計時電流法測試中的起始電流和穩態電流，R0和RS分別代表起始和穩態的界面阻抗，可從計時電流法測試前后的交流阻抗譜中得到。測試結果如圖3b所示，計算得出SCE的鋰離子遷移數為0.25，高于文獻報道的PEO/LiTFSI電解質(0.12)[40]，這一方面得益于LLZTO和PPC的加入，提高了聚合物鏈段的移動能力；另一方面，LLZTO為導鋰氧化物，其鋰離子遷移數為1，并能夠捕獲陰離子，進一步提高了SCE的鋰離子遷移數[33,41]。

在鋰金屬電池中，PEO基聚合物電解質在電場和堿金屬負極的作用下會發生分解[42]。為探究固態電解質與金屬鋰之間的電化學穩定性，對Li/固態電解質/Li對稱電池進行恒流脫/嵌鋰循環測試。圖3c比較了SCE和PEO/LiTFSI兩種固態電解質的鋰對稱電池在60℃、0.1 mA·cm-2電流密度下的恒流循環曲線，單次充電/放電時長為30 min。PEO/LiTFSI的鋰對稱電池在循環過程中極化電壓逐漸增大，循環365 h后出現短路，主要歸因于鋰枝晶的形成，表明PEO/LiTFSI電解質對金屬鋰的電化學穩定性不佳。Li/SCE/Li對稱電池在400 h循環過程中極化電壓穩定維持在110 mV以內，并且未發生短路，表明SCE與金屬鋰之間的界面化學穩定性更好，能夠促進鋰的均勻沉積，防止鋰枝晶的生成。

圖4 LiFePO4/SCE/Li固態電池在室溫和60℃下的(a)0.1C首次充放電曲線和(b)0.1C循環性能;(c)使用PEO/LiTFSI的LiFePO4/Li固態電池在室溫0.1C下的循環性能;(d)LiFePO4/SCE/Li固態電池在60℃下的倍率性能;60℃下0.1C循環50次后SCE的(e)SEM圖和(f)電化學阻抗譜,LiFePO4/SCE/C固態電池在60℃下的(g)0.2C首次充放電曲線和(h)0.2C循環性能Fig.4 (a)Initial charge-discharge curves and(b)cycling stability of LiFePO4/SCE/Li solid-state cells under 0.1C at room temperature and 60℃respectively;(c)Cycling stability of solid-state cells with PEO/LiTFSI electrolyte at room temperature and 0.1C;(d)Rate performance of LiFePO4/SCE/Li solid-state cells at 60℃;(e)SEM image and(f)EIS spectra of SCE after 50 cycles at 60℃under 0.1C;(g)Initial charge-discharge curves and(h)cycling stability of LiFePO4/SCE/C solid-state cells under 0.2C at 60℃

將SCE與LiFePO4正極和金屬Li負極組裝成固態電池，在室溫和60℃下分別進行0.1C恒流循環測試，結果如圖4a和4b所示。LiFePO4/SCE/Li在室溫下的首次放電比容量為100.1 mAh·g-1，循環70次后放電容量保持率為82%；60℃下電池的首次放電比容量為142.4 mAh·g-1，循環100次容量保持率79%。與室溫相比，60℃下充放電曲線極化更小，循環性能曲線更加平緩，這與不同溫度下SCE的離子電導率不同有關。作為對比，圖4c展示了使用PEO/LiTFSI組裝的固態電池在室溫0.1C下的循環性能，循環12次后放電比容量迅速衰減，循環24次后容量保持率降至65%。與PEO/LiTFSI相比，使用SCE的固態電池表現出更好的循環穩定性，得益于SCE的高離子電導率(＞10-4S·cm-1)，寬電化學穩定窗口(4.7 V)，以及與電極間良好的化學兼容性。LiFePO4/SCE/Li固態電池在60℃不同倍率下的放電性能如圖4d所示，在0.5C和1C電流密度下容量分別達到120.7和112.6 mAh·g-1，表現出較好的倍率性能。為探究SCE在充放電循環過程中的電化學穩定性，對60℃下0.1C循環50次后的SCE電解質進行SEM表征和離子電導率測試。如圖4e所示，循環后的SCE膜表面未見裂痕，表明循環過程中SCE未發生明顯分解。與循環前SCE的平整表面不同，循環50次后SCE膜表面略顯粗糙，這是由于SCE膜具有一定柔韌性和粘彈性，電解質/電極界面在循環過程中完成構建，界面浸潤更好，導致SCE膜表面不再光滑。圖4f對比了循環前后不銹鋼/SCE/不銹鋼對稱電池的交流阻抗譜，計算得到循環前后SCE的離子電導率變化。經計算，循環50次后SCE的離子電導率為8.72×10-5S·cm-1，與循環前的離子電導率(1.14×10-4S·cm-1)相比略有下降，但仍維持在較高的水平，表現出優良的電化學穩定性。為更好地展示SCE在鋰離子電池中的應用前景，我們以SCE為電解質組裝了非金屬鋰負極的固態電池LiFePO4/SCE/C，在60℃下進行0.2C恒流循環測試，結果如圖4g和4h所示。LiFePO4/SCE/C的首次放電比容量為116.8 mAh·g-1，隨著循環的進行放電比容量緩慢衰減，循環40次后放電容量保持率為84.7%，表明SCE電解質在目前主流的LiFePO4/C體系鋰離子電池中具備良好的應用潛力。

3 結 論

制備了以LLZTO為填料、PEO與PPC共混的固態復合電解質，并研究了LLZTO添加量和PPC/PEO比例對離子電導率的影響規律。研究發現，復合電解質的離子電導率隨著LLZTO含量的增加和PPC/PEO比例的增加，均呈先升后降的趨勢，表明適量LLZTO和PPC的加入可以提高離子電導率，但添加過量不利于離子電導率的提高，從而確定了最佳配方SCE，室溫離子電導率高達 1.14×10-4S·cm-1。實驗結果表明，LLZTO和PPC的加入，降低了PEO基聚合物的結晶性，增強了聚合物鏈段運動能力，并拓寬了電化學穩定窗口(4.7 V)，同時提高了對鋰穩定性。LiFePO4/SCE/Li固態電池在室溫0.1C下循環70次容量保持率82%，60℃下循環100次容量保持率79%，在0.5C和1C倍率下仍能達到120.7和112.6 mAh·g-1的放電比容量，表現出優良的循環穩定性和倍率性能。LiFePO4/SCE/C固態電池在60℃下0.2C首次放電比容量116.8 mAh·g-1，循環40次后放電容量保持率為84.7%，表明SCE在鋰離子電池中具有較好的應用前景。