准固体聚合物电解质（QPE）锂金属电池在高能量密度电池的应用方面前景广阔，但其离子电导率低、氧化稳定性差。近日，来自华南理工大学的杜丽教授采用课题组之前报道的两阶段流变调控紫外光引发聚合法开发了一种用介电 Nb₄C₃F₂ MXene 增强的准固体聚合物电解质（QPE），它具有宽电化学窗口和高离子电导率，并且提出了一种新型的自建电场（SBEF）策略，通过优化MXene的端基，增强Li⁺的传输并加速LiTFSI中C-F键裂解的降解动力学。其中，介电Nb₄C₃F₂ MXene诱导的SBEF有效地构建了高导电性的富含LiF的SEI和CEI稳定界面，并提高了QPE的电化学性能。

研究人员利用DFT和AIMD评估了聚合物链单元和其他电解质化合物的电化学氧化还原活性和对相关的锂离子转移机制进行了深入研究。DFT研究结果表明，LUMO数值的降低表明PPTE电子接受能力更高，相对较低的HOMO表明其具有更高的抗氧化能力。采用AIMD模拟来分析电解质中LiTFSI的结构变化，随着Nb₄C₃F₂的添加，在0 ps至5 ps的持续时间内，LiTFSI中C-S键长从1.83Å增加到3.98Å，C-F键长从1.33Å增加至3.80Å，C-S和C-F键表现出断开现象。这表明Nb₄C₃F₂的添加可以有效地促进LiTFSI的充分分解。

通过XPS刻蚀和ToF-SIMS对双强化稳定界面进行了深入研究。结果表明，SEI/CEI的结构主要由外层的有机组分和内层的无机组分组成，外层的有机组分提供一定的机械强度，内层LiF无机组分有助于锂离子均匀传输。由有机和无机成分组成的坚固的复合SEI/CEI有助于在延长的循环过程中稳定地进行锂电镀和剥离。

采用PPTE-Nb₄C₃F₂电解质组装的电池，无论搭配低载量和高载量LiFePO₄或NCM622正极，亦或是厚锂和薄锂负极，都具有高放电容量、高库仑效率、稳定的电压平台、良好的容量保持性和出色的循环性能，展示了PPTE-Nb₄C₃F₂ QPE的实际电池系统应用潜力。该工作为聚合物基固态电解质-锂金属的界面调控提供新的认识。