新型固態(tài)鋰金屬有機(jī)電池研發(fā)取得新進(jìn)展

2022-07-20 12:03:54化工儀器網(wǎng)閱讀量：269      我要評(píng)論

　　【百分零部件網(wǎng) 技術(shù)前沿】鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，是現(xiàn)代高性能電池的代表。從汽車到電子產(chǎn)品，鋰離子電池早已滲透到人們生活。而隨之而來(lái)的，對(duì)鋰離子電池性能的要求也越來(lái)越高。

　　用固態(tài)電解質(zhì)來(lái)代替液態(tài)電解液的固態(tài)鋰金屬電池由于具有較好的安全性和高理論容量而受到廣泛關(guān)注，所以固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)顯得尤為重要。以往的研究、生產(chǎn)主要集中在無(wú)機(jī)類電解質(zhì)(硫化物電解質(zhì)、鹵化物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)等)，然而這些固態(tài)電解質(zhì)存在剛性及對(duì)空氣敏感等缺點(diǎn)而影響電池的界面穩(wěn)定性，循環(huán)和倍率性能。近年來(lái)，有機(jī)聚合物電解質(zhì)具有柔性易成膜等優(yōu)勢(shì)而逐漸引起重視，而共價(jià)有機(jī)框架(COFs)材料是一類比較具有應(yīng)用前景的單離子固態(tài)電解質(zhì)的載體，因此，要深入研究活性位點(diǎn)數(shù)量和骨架結(jié)構(gòu)對(duì)鋰離子電導(dǎo)率，遷移數(shù)及電池性能的影響規(guī)律。

　　云南大學(xué)材料與能源學(xué)院郭洪教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備出三種羧酸鋰調(diào)控的COF單鋰離子導(dǎo)體材料LiOOC-COF1，LiOOC-COF2和LiOOC-COF3。團(tuán)隊(duì)深入研究不同骨架結(jié)構(gòu)和活性位點(diǎn)數(shù)量對(duì)鋰離子電導(dǎo)率，遷移數(shù)的影響，結(jié)合理論計(jì)算的方式研究了三種材料的靜電勢(shì)分布，并采用DFT計(jì)算深入分析鋰離子遷移路徑和能壘的差異。團(tuán)隊(duì)組裝了以鋰金屬為負(fù)極，有機(jī)小分子環(huán)己六酮為正極，構(gòu)筑的單離子導(dǎo)體為固態(tài)電解質(zhì)的準(zhǔn)固態(tài)電池，經(jīng)過(guò)性能測(cè)試和理論計(jì)算結(jié)果表明，單離子導(dǎo)體可以有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，準(zhǔn)固態(tài)電池可以解決有機(jī)小分子正極材料在電解液中的溶解，這種策略為構(gòu)筑高效準(zhǔn)固態(tài)鋰金屬有機(jī)電池提供了重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

　　相關(guān)論文COF‐based single Li solid electrolyte accelerates the ion diffusion and restrains dendrite growth in quasi‐solid‐state organic batteries發(fā)表于國(guó)際期刊Carbon Energy。趙根福博士為論文第一作者，段玲艷博士、郭洪教授為通迅作者。

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