黃少銘教授AM:鋰金屬電池中選擇性全固態(tài)超離子傳導(dǎo)雙層兩性離子金屬有機(jī)框架 2023年10月3日 下午2:24 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 68 與傳統(tǒng)電池相比,固態(tài)電池(SSBs)在提高能量密度和安全性方面具有巨大潛力。然而,現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)在滿足固態(tài)電池復(fù)雜的操作要求方面面臨著挑戰(zhàn)。 在此,廣州工業(yè)大學(xué)黃少銘教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有定制雙層兩性離子納米通道(MOF-BZN)的金屬有機(jī)框架(MOF)作為高性能的SSE。具體而言,雙層兩性離子納米通道由剛性陰離子MOF通道和在孔壁上化學(xué)接枝的軟多陽離子低聚物(MCOs)組成。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了選擇性超離子傳導(dǎo),MCOs限制陰離子的運(yùn)動(dòng),而MCOs與陰離子框架之間的庫侖相互作用可以促進(jìn)Li+的解離。 結(jié)果顯示,MOF-BZN在30°C時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的Li+電導(dǎo)率(8.76 × 10?4 S cm?1),高Li+轉(zhuǎn)移數(shù)(0.75),以及高達(dá)4.9 V的寬電化學(xué)窗口。最終,在高正極負(fù)載(20.1 mg cm?2)和有限鋰金屬源的約束條件下,利用阻燃MOF-BZN的SSB可獲得419.6 Wh kg?1的比能量。 圖1. MOF-BZN離子導(dǎo)體的Li+輸運(yùn)性能 總之,本工作通過精心設(shè)計(jì)MOF-BZN SSE包含雙層兩性離子納米通道,能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性超離子傳導(dǎo),同時(shí)表現(xiàn)出卓越的Li+傳輸能力、寬電化學(xué)窗口、物理柔韌性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐火性。 此外,MOF-BZN即使在控制N/P比和高正極負(fù)載的情況下,也能使高能固態(tài)全電池穩(wěn)定運(yùn)行,電極加電解質(zhì)的比能高達(dá)419.6 Wh kg?1。這種構(gòu)建雙層兩性離子MOF的策略是通用的,因此有望通過多種工程技術(shù)為開發(fā)基于多孔材料的新型SSE鋪平道路。 圖2. MOF-BZN SSE 實(shí)現(xiàn)高能 SSB Bilayer Zwitterionic Metal-Organic Framework for Selective All-Solid-State Superionic Conduction in Lithium Metal Batteries,Advanced Materials?2023 DOI:?10.1002/adma.202304685 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/03/036496fdf2/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 李智君/何成AM:?jiǎn)卧予F位點(diǎn)電子結(jié)構(gòu)工程用于提高鋅-空氣電池性能 2023年10月15日 華科夏寶玉,最新Nature子刊! 2022年11月13日 南開大學(xué)仇友愛團(tuán)隊(duì),最新Nature子刊! 2024年5月11日 ?華科謝佳/曾子琪JEC:高濃度電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)-60°C鋰金屬電池 2023年12月4日 華中科技大學(xué),最新Nature! 2024年6月10日 樓雄文/于樂Angew: 超組裝TiOx/Zn/N摻雜的碳反蛋白石實(shí)現(xiàn)無枝晶鋅負(fù)極 2023年10月11日