无树脂金属电池的阳极保护性共价有机框架层与协同性阴离子调节
Shuang Zheng1,2, Yubin Fu3,4, Cheng Song5
1Advanced Separation & Conversion on Engineered Nanopore Dynamics Laboratory, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201210, China.
Journal of the American Chemical Society
|August 13, 2025
概括
一种基于甲的新型共价有机框架 (Mg-Por-COF) 通过调节离子动态,有效抑制金属电池中的树突,提高库伦比效率和安全性. 这种保护层可以稳定地沉积,从而提高电池性能.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 纳米技术
背景情况:
- 金属电池对于下一代储能至关重要.
- 树的形成阻碍了库伦比克的效率和安全性.
- 现有的阳极保护层缺乏对阴离子和离子动态的同时控制.
研究的目的:
- 为金属阳极开发一种具有分子水平控制离子传输的保护层.
- 研究阴离子和阴离子调节对稳定的沉积的协同作用.
- 提高金属电池的库伦比效率和循环稳定性.
主要方法:
- 基于甲的二元合作性共价有机框架 (Mg-Por-COF) 的建造.
- 描述Mg- Por- COF对其调节Li+和TFSI- 离子动态的能力.
- 对Li/Mg-Por-COF-Cu电池和LiFePO4/Mg-Por-COF-Li全电池进行电化学测试.
- 计算模拟以了解离子运输机制.
主要成果:
- Mg- Por- COF促进了Li+的解离,并使TFSI- 离子停滞不前,防止空间电荷的积累.
- 即使在高面积电流密度 (10 mA cm-2) 中也可以实现光滑紧的沉积.
- /Mg-Por-COF-Cu细胞表现出400个周期,平均库伦比效率为98. 3%.
- FePO4/Mg- Por- COF- Li全细胞显示324个周期,平均库伦比效率为99. 1%.
结论:
- 结构设计的共价有机框架为高性能储能提供了优质的保护层.
- 协同的阴离子调节是实现均沉积和电池稳定的关键.
- Mg-Por-COF为先进的金属电池提供了一个有希望的,可持续的方法.
