工程功能化2D金属有机框架 纳米板具有快速Li+导电,用于先进的固体Li电池

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 固态电池提供高能量密度和安全性,但在聚合物电解质离子运输方面面临挑战.
• 金属有机框架 (MOF) 被探索为聚乙烯氧化物 (PEO) 电解质的填充物,但它们的功能和对离子转移的影响需要更深入的理解.
• 现有的聚合物电解质受到缓慢的离子动力学和较差的Li+选择性的影响.

研究的目的:

• 研究MOF中的功能组调节如何影响固态电解质中的表面电荷分布和离子运动.
• 为高性能复合电解质设计功能化的2D MOF 板.
• 为了提高基于PEO的电解质的离子导电性和机械性能,以提高固态电池的性能.

主要方法:

• 结合计算和实验方法,研究了功能化的MOFs.
• 分子工程被用来设计功能化的2DMOF表.
• 使用功能化的MOF和PEO制造复合电解质.
• 用开发的复合电解质对Li/Li和LiFePO4/Li细胞进行电化学测试.

主要成果:

• 二维MOF中的电子捐赠替代物有效地限制了离子 (ClO4-) 运动.
• 功能化的MOF改善了机械性能,并使PEO中的离子迁移数从0.36增加到0.64.
• /细胞在0.2 mA cm-2.2时1000小时内表现出卓越的循环能力.
• 在200个循环后,LiFePO4/Li电池实现了148.8 mAh g-1的可逆容量.

结论:

• MOF中的功能组电子效应为固态电解质中的离子限制提供了一个新的策略.
• 这种方法可以提高离子导电性和提高电池性能.
• 该研究为开发高性能,安全的固态电池提供了一个可行的方向.