研究概述
固态聚合物电解质(SPEs)在锂金属电池的开发中至关重要。最近,具有开放金属位点(OMS)的金属有机框架(MOFs)显示出作为固体填料改善SPEs性能的前景。然而,含OMS的MOFs的数量非常有限,不到所有MOFs的5%。当考虑产量、成本和可加工性时,通用的含OMS的MOFs不超过10种,存在很大的局限性。
基于此,深圳大学赵若研究员在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Design of Quasi-Metal-Organic Frameworks for Solid Polymer Electrolytes Enabling an Ultra-Stable Interface with Li Metal Anode》的研究论文。
文章报道了一种简单通用的方法,将无OMS的MOFs转化为富含OMS的准MOFs,用于开发高性能的SPEs,并探索了其机制。
同时,作者详细研究了“OMS-聚合物”和“OMS-离子”之间的相互作用,以阐明准MOFs对电池性能的作用。
研究发现,准MOFs作为离子筛,可以有效调节离子迁移,从而促进均匀的Li沉积并实现超稳定的界面。结果显示,锂对称电池在0.3 mAcm-2的电流密度下稳定运行超过3000小时,而全电池在1.0 C下经过1500次循环后仍保持其初始容量的85%。
最后,研究人员使用其他MOFs进行了通用测试,证实了设计理念的普遍性和有效性。
图文解读
图1:准MOFs的设计原理
图2:QZIF-F的配位结构
图3:准MOFs提高离子电导率和增加Li+转移数的机制
文献信息
Design of Quasi-Metal-Organic Frameworks for Solid Polymer Electrolytes Enabling an Ultra-Stable Interface with Li Metal Anode. Angewandte Chemie International Edition,(2024). https://doi.org/10.1002/anie.202416170
领取专属 10元无门槛券
私享最新 技术干货