新型固態(tài)鋰金屬有機(jī)電池研發(fā)取得新進(jìn)展

由于具有較好的安全性和高理論容量，以固態(tài)電解質(zhì)來(lái)代替液態(tài)電解液的固態(tài)鋰金屬電池研發(fā)備受關(guān)注，因而固態(tài)電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)也顯得尤為重要。近期云南大學(xué)材料與能源學(xué)院郭洪教授團(tuán)隊(duì)在新型固態(tài)鋰金屬有機(jī)電池研發(fā)上取得了最新進(jìn)展，國(guó)際期刊《碳能源》發(fā)表了相關(guān)研究成果。

以往的研究、生產(chǎn)主要集中在硫化物、鹵化物、氧化物等無(wú)機(jī)類電解質(zhì)，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)，影響電池的界面穩(wěn)定性和循環(huán)與倍率性能。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，但需要研究者深入研究活性位點(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?；谀壳暗难芯楷F(xiàn)狀以及面臨的問(wèn)題，并結(jié)合此前的研究基礎(chǔ)，郭洪教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備出3種羧酸鋰調(diào)控的共價(jià)有機(jī)框架單鋰離子導(dǎo)體材料。他們從不同骨架結(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，深入研究了3 種材料的靜電勢(shì)分布，并采用密度泛函理論計(jì)算分析鋰離子遷移路徑和能壘的差異。隨后，研究團(tuán)隊(duì)組裝了以鋰金屬為負(fù)極、有機(jī)小分子環(huán)己六酮為正極所構(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。