电动汽车和大规模储能系统的快速发展迫切需要高能量密度电池[1],[2]。然而，商业上主导的锂离子电池在能量密度方面存在固有局限性。金属锂（Li）具有最低的氧化还原电位（-3.04 V，相对于标准氢电极）和高理论比容量（3860 mA h g−1），被认为是有前景的负极材料之一[3],[4]。然而，金属锂与液态电解质的结合会导致锂枝晶的无控制生长，从而带来潜在的安全隐患，这对锂金属电池（LMBs）的实际应用构成了重大挑战。用固态电解质替代液态电解质通常被认为是解决这些问题的有效方法，但由于电极-电解质界面处的固-固接触不良和离子传输缓慢，界面电阻仍然是一个主要问题[5],[6]。
与固态电解质相比，具有高离子导电率和良好界面接触的凝胶聚合物电解质（GPEs）在LMBs的实际应用中具有巨大潜力[7],[8]。在各种GPE中，聚（1,3-二氧杂环烷）（PDOL）作为一种典型的例子，因其优异的Li+传输能力和高电化学稳定性而被广泛研究[9],[10]。C–C–O和C–O–C链的交替共聚可以通过降低聚合物链的结晶度来提高离子导电率[11],[12]。然而，最近的研究表明，DOL单体在长期循环过程中，尤其是在高电压条件下，容易分解，导致容量迅速衰减和循环寿命缩短[13]。为了提高基于PDOL的电解质的电化学稳定性，必须实现高单体转化率以最小化残留的自由DOL。不幸的是，单体含量的减少通常会降低电解质的流动性，从而导致离子导电率的不希望降低[14]。尽管增塑剂可以通过促进非晶区域来改善PDOL电解质的电化学性能，但其使用也会导致单体转化率的降低[15]。因此，解决富含增塑剂的PDOL电解质中单体转化率和离子导电率之间的权衡需要一个高效的引发体系。
在这里，我们采用三氟甲磺酸铟（In(OTf)3引发剂，在富含增塑剂的体系中通过原位聚合制备了一种高性能的基于DOL的凝胶聚合物电解质（In-GPE）（方案1）。有趣的是，In(OTf)3盐具有双重功能，即作为DOL环开聚合的高效引发剂，以及作为诱导均匀Li沉积的有效添加剂。In-GPE中的单体转化率可高达84.1%，即使In(OTf)3的浓度低至33 mM，这比其他锂盐的引发效率显著更高。同时，在锂金属电极上观察到了LiF/Li3N/LiIn杂化界面，这降低了Li+脱溶和扩散的能垒，并调节了Li的自扩散。结果，Li/In-GPE/Li电池在室温下以0.2 mA cm−2/0.2 mA h cm−2的电流密度下表现出700小时的优异稳定性。此外，带有In-GPE的Li/LiFePO4（LFP）全电池在1 C下经过3000次循环后仍保持124.6 mA h g−10.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）正极结合时，Li/In-GPE/NCM811电池在200次循环后仍能稳定运行，容量保持率为72.8%。通过原位形成PDOL GPE的简便操作，这项工作为高性能LMBs的电解质设计提供了实用的解决方案。
