工程师开发出用于高性能全固态锂金属电池的先进固态电解质
香港科技大学工程学院的研究人员最近开发出一种用于锂金属电池（LMB）的新一代固态电解质（SSE），可大大提高安全性和性能。这一发现有助于推动电动汽车、便携式电子产品和电网等电池应用的储能技术的发展。与传统液体电解质 LMB 相比，全固态 LMB 通过将易燃有机溶剂电解质替换为固体电解质并抑制有害现象（称为枝晶生长），提高了安全性和能量密度。它们为开发储能技术带来了光明的未来。然而，它们的广泛应用受到室温下低离子电导率和 Li +迁移数的限制。
为了应对这一挑战，由香港科技大学化学及生物工程学系助理教授 Kim Yoonseob 领导的研究团队开发了一种新颖的策略，将一类称为离子共价有机框架 (iCOF) 的多孔材料与一种称为聚离子液体 (PIL) 的聚合物相结合，用于制造高性能无溶剂和增塑剂的 SSE。
这种新型 iCOF/PIL 复合 SSE 在室温下实现了出色的离子电导率（高达 1.50 x 10 −3 S cm −1）和锂离子传输能力（> 0.80）。通过结合实验和计算研究，该团队发现 PIL、锂双（三氟甲烷磺酰基）酰亚胺 (LiTFSI) 和 iCOF 之间建立的共配位和竞争配位机制能够实现快速的 Li +传输，同时限制 TFSI −的移动。
利用这种先进的 SSE，该团队进一步制造了由复合 SSE 和 LiFePO 4复合正极制成的 LMB 全电池，发现其在 1C 和室温下表现出 141.5 mAh g −1的初始放电容量，并且在 800 次循环中容量保持率高达 87%。
“我们的突破性方法首次展示了稳定的电池运行，并展示了全固态 LMB 的高可逆容量。它释放了 iCOF 在电化学储能设备中的巨大潜力，为从电动汽车到便携式电子产品和电网等各种应用中更广泛地采用全固态 LMB 开辟了新的道路，”Kim 教授说。
该项研究由中国内地香港科技大学、上海交通大学、浙江大学和韩国汉阳大学的研究人员合作完成。
该研究论文题为“基于离子共价有机框架复合材料的高性能全固态锂金属电池”，发表在《先进能源材料》杂志上。
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