西工大王洪强/徐飞等AFM: MOF玻璃用作高性能锂金属电池的准固态电解质

提高准固态电解质（QSSEs）的离子导电性是目前固态电池面临的首要任务之一，而传统的金属-有机骨架（MOFs）由于其丰富的晶界而严重阻碍了离子迁移。

在此，西北工业大学王洪强教授、徐飞副教授以及德国德累斯顿工业大学Stefan Kaskel等人报道了将MOF家族中的ZIF-4玻璃（LGZ）作为锂金属电池的QSSE。

在贫锂含量（0.12wt%）和溶剂量（19.4wt%）的条件下，LGZ在30 °C时的离子电导率可达1.61×10^-4S cm^-1，高于晶态ZIF-4基QSSE（LCZ，8.21×10^-5 S cm^-1）和已报道的具有高Li含量（0.32~5.4 wt%）和增塑剂（30~70 wt%）的QSSE。即使在-56.6 °C下，LGZ仍可提供5.96×10^-6 S cm^-1的电导率（LCZ仅为4.51×10^-7 S cm^-1）。

图1. 结晶和玻璃态ZIF-4的表征

玻璃态ZIF-4的无晶界和各向同性促进了离子传导，可实现均匀的离子通量并抑制锂枝晶。当与LiFePO₄正极配对时，基于LGZ的电池在1 C下循环500次后仍具有101 mAh g^-1的循环容量，几乎没有容量损失，优于LCZ (30.7 mAh g^-1 ) 和基于MOF-/COF-的QSSE。

图2. 基于LCG和LGZ的对称电池和全电池的电化学性能

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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西工大王洪强/徐飞等AFM: MOF玻璃用作高性能锂金属电池的准固态电解质

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