研究人员开发出新一代LMB固态电解质 可显著提高安全性和电池性能

盖世汽车讯 据外媒报道，香港科技大学（HKUST）工程学院的研究人员最近开发出用于锂金属电池（LMB）的新一代固态电解质（SSE），可以显著提高安全性和电池性能。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发展。

图片来源：《Advanced Energy Materials》

与传统的液态电解质LMB相比，全固态LMB使用固态电解质代替易燃的有机溶剂电解质，并抑制锂枝晶的生长，从而提高电池安全性和能量密度。全固态LMB为开发储能技术提供了广阔的前景。然而，其广泛应用受到了室温下离子电导率和Li+转移数量较低的限制。

为了应对这一挑战，香港科技大学化学与生物工程系（Department of Chemical and Biological Engineering）助理教授Kim Yoonseob领导的研究团队开发出新策略——将名为离子共价有机框架（iCOFs）的多孔材料与名为聚离子液体（PIL）的聚合物相结合，用于制造无溶剂和无增塑剂的高性能SSE。

这种新型iCOF/PIL复合SSE在室温下具有优异的离子电导率（高达1.50 x 10−3 S cm−1）和锂离子传输能力（>0.80）。通过实验和计算相结合的研究，该研究团队发现，PIL、双（三氟甲磺酰）亚胺锂（LiTFSI）和iCOFs之间建立的共配位和竞争配位机制能够实现Li+的快速传输，同时限制TFSI−的移动。

利用这种先进的SSE，该研究团队进一步制造出由复合SSE和LiFePO4复合阴极制成的LMB全电池，并发现它在1C和室温下的初始放电容量为141.5 mAh g−1，在800次循环中容量保持率达到惊人的87%。

Kim教授表示：“我们的突破性方法展示了电池的稳定运行，并首次在全固态LMB中显示出高可逆容量。它释放了iCOFs在电化学储能装置中的巨大潜力，为全固态LMB在电动汽车、便携式电子产品和电网等各种应用的广泛采用开辟了新的道路。”

这项研究由香港科技大学、上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University）、浙江大学（Zhejiang University）和韩国汉阳大学（Hanyang University）的研究人员合作完成。相关研究论文已发表在期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上，论文题为“High-Performance All-Solid-State Lithium Metal Batteries Enabled by Ionic Covalent Organic Framework Composites”。