从离子电池中应用的MOFs-HNTs复合材料中设计的聚胺醇复合分离器
Qian Zhou1, Shabab Hussain1,2, Jisong Hu1
1Guangdong Provincial Key Laboratory of New Energy Materials Service Safety, Shenzhen Key Laboratory of Polymer Science and Technology, College of Materials Science and Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, 518060, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 1, 2025
概括
本研究引入了一种用于离子电池 (LIB) 的新型复合材料分离器,该分离器使用基于Zr的金属有机框架 (MOF) 作为粘合剂. 这种新型分离器提高了电池的性能和稳定性,防止了树的生长.
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:
- 聚合物分离器对于离子电池 (LIB) 来说至关重要,但提高它们的离子导电性,电解质可湿性和耐热性是具有挑战性的.
- 无机填充剂和聚合物矩阵之间的不良界面兼容性限制了分离器的性能.
研究的目的:
- 通过改善无机和聚合物组件之间的界面兼容性,开发LIBs的高性能复合材料分离器.
- 使用基于Zr的UiO-66金属有机框架 (MOFs) 作为接口粘合剂,以增强化纳米管 (HNTs) 和聚乙烯乙 (OPBI) 基质之间的粘合.
主要方法:
- 使用OPBI,HNT和UIO-66 MOF使用非溶剂相分离 (NIPS) 方法制备多孔分离器.
- 用分子动力学 (MD) 模拟来确认结合能量和界面兼容性.
- 使用开发的复合材料分离器制造和测试LiFePO4半电池和Li对称电池.
主要成果:
- 复合材料分离器 (OPBI@M-H10) 呈现出高孔度 (80%),优异的电解质吸收率 (377%),以及高离子导电性 (1.59 mS·cm−1).
- LiFePO4半电池表现出高放电能力 (161 mAh·g-1) 和容量保留 (97.96%在200个循环后).
- 对称细胞显示出优越的电极稳定性 (1600小时) 与有效抑制树生长.
结论:
- UiO-66 MOF有效地起到界面粘合剂的作用,创造了一个凝聚的无机有机系统,以增强分离器特性.
- 开发的复合材料分离器为高性能LIB提供了一个有前途的解决方案,推进了储能技术.
- 这种方法为下一代LIB铺平了道路,提高了安全性和寿命.
