一种灵活而坚固的3D混合凝固态电解质,基于可充电金属电池的金属有机框架
Ruliang Liu1, Jiaqi Xue1, Lijun Xie1
1School of Chemistry and Materials Science, Guangdong University of Education, Guangzhou 510303, China.
Gels (Basel, Switzerland)
|December 27, 2024
概括
一种新的凝复合物固体电解质 (GCSE-P/MCN-M) 提高了电池的安全性和性能. 这种材料提供了高离子导电性和卓越的循环稳定性,用于先进的储能应用.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 传统的液体电解质对电池构成安全风险.
- 固态电解质提供了增强的安全性,但经常面临离子导电性和机械稳定性的挑战.
- 金属有机框架 (MOF) 在电解质设计中具有独特的结构和化学特性.
研究的目的:
- 为了合成一种新的乙烯基功能化的金属有机框架 (MIL-101(Cr) -NH-Met,MCN-M).
- 开发一个三维混合凝复合体固体电解质 (GCSE-P/MCN-M) 使用MCN-M作为交叉连接器.
- 评估开发的固体电解质的电化学和机械特性及其在Li/LiFePO4电池中的性能.
主要方法:
- 合成后对MIL-101的修改 (Cr) 来产生MCN-M.
- 在现场的凝反应涉及MCN-M,LiTFSI,EC,EGM和PVDF,形成GCSE-P/MCN-M.
- 机械模量,离子导电率,电化学窗口和电池循环性能的表征.
主要成果:
- 合成的MCN-M具有丰富的孔隙结构和众多不和金属位点.
- GCSE-P/MCN-M 显示出高机械模量 (953 MPa),离子导电性 (9.3 × 10−4 S cm−1) 和一个宽的电化学窗口 (4.8 V).
- 使用GCSE-P/MCN-M的/FePO4电池表现出色的循环性能,在0.5°C的200个循环后保持87%的容量.
结论:
- 开发的混合凝复合物固体电解质为传统液体电解质提供了一个有希望的替代品.
- 整合功能化的金属有机框架增强了固体电解质的机械性能和离子导电性.
- 基于GCSE-P/MCN-M的电池具有高安全性和稳定的循环性能,为先进的储能解决方案铺平了道路.
