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西工大王洪強(qiáng)/徐飛等AFM: MOF玻璃用作高性能鋰金屬電池的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)

提高準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)（QSSEs）的離子導(dǎo)電性是目前固態(tài)電池面臨的首要任務(wù)之一，而傳統(tǒng)的金屬-有機(jī)骨架（MOFs）由于其豐富的晶界而嚴(yán)重阻礙了離子遷移。

在此，西北工業(yè)大學(xué)王洪強(qiáng)教授、徐飛副教授以及德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)Stefan Kaskel等人報(bào)道了將MOF家族中的ZIF-4玻璃（LGZ）作為鋰金屬電池的QSSE。

在貧鋰含量（0.12wt%）和溶劑量（19.4wt%）的條件下，LGZ在30 °C時(shí)的離子電導(dǎo)率可達(dá)1.61×10^-4S cm^-1，高于晶態(tài)ZIF-4基QSSE（LCZ，8.21×10^-5 S cm^-1）和已報(bào)道的具有高Li含量（0.32~5.4 wt%）和增塑劑（30~70 wt%）的QSSE。即使在-56.6 °C下，LGZ仍可提供5.96×10^-6 S cm^-1的電導(dǎo)率（LCZ僅為4.51×10^-7 S cm^-1）。

圖1. 結(jié)晶和玻璃態(tài)ZIF-4的表征

玻璃態(tài)ZIF-4的無晶界和各向同性促進(jìn)了離子傳導(dǎo)，可實(shí)現(xiàn)均勻的離子通量并抑制鋰枝晶。當(dāng)與LiFePO₄正極配對(duì)時(shí)，基于LGZ的電池在1 C下循環(huán)500次后仍具有101 mAh g^-1的循環(huán)容量，幾乎沒有容量損失，優(yōu)于LCZ (30.7 mAh g^-1 ) 和基于MOF-/COF-的QSSE。

圖2. 基于LCG和LGZ的對(duì)稱電池和全電池的電化學(xué)性能

Glassy Metal-Organic-Framework-Based Quasi-Solid-State Electrolyte for High-Performance Lithium-Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104300

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