全固态锂金属电池被认为是解决电池安全问题和提升能量密度的理想策略。固态电解质作为固态电池的关键组件，对电池性能起着决定性作用。

PEO基固态聚合物电解质因其多重优势引起了大量关注。然而，室温下PEO结晶度高、内部双离子传导造成的极化以及机械性能一般等问题严重阻碍了PEO基固态电解质的实际应用。

近日，厦门大学王鸣生教授团队以两性离子聚合物的特性为出发点，通过简单的水溶液浇筑成膜法设计制备了一种由两性离子纳米纤维素(ZCNF)与PEO/LiTFSI组成的复合固态电解质（PL-ZCNF），并将其用于全固态锂金属电池。

ZCNF在复合固态电解质扮演了多重角色。首先，两性离子聚合物的“抗聚电解质”效应使得ZCNF均匀分散在电解质内部，不但可以有效降低PEO结晶度，还能加速LiTFSI的解离，增加可移动Li⁺的浓度。其次，ZCNF上的季铵盐阳离子官能团能锚定TFSI^–，提升锂离子迁移数，避免电解质内部浓差极化；而羧酸阴离子官能团以及一维结构为Li⁺的传递提供额外路径，进一步促进Li⁺的传输。最后，ZCNF本身具有较高的强度，可以保证电解质的机械性能。

作者通过拉曼、红外、固体核磁、DFT计算等实验和理论方法验证了ZCNF的独特功能。同时，组装了锂对称电池验证了PL-ZCNF与Li金属负极的界面稳定性，并以LiFePO₄为正极材料组装了全固态锂金属电池和软包电池，实现了优异的倍率性能和循环性能。该工作为提升固体电解质综合性能提供了一种新策略，同时，为纤维素在固体电解质领域的应用提供了新思路。