可充电固态锂-氧(Li-O2)电池被认为是下一代储能系统的有前途的候选者。然而,由于缺乏对空气/金属锂具有高离子电导率和高稳定性的固体电解质(SSE),限制了固态Li-O2电池的发展。
为了应对这一挑战,吉林大学徐吉静教授通过一种简单、经济、环保的微波辅助溶剂热法开发的三维阴离子COF(简称CD-COF-Li)是一种用于Li-O2电池的新型Li+导体。
文章要点
1)CD-COF-Li的化学结构被合理地设计为一个高度结晶的结构,具有明确的定向离子通道,基于具有不同反离子的柔性构筑单元。此外,得到的CD-COF-Li具有特殊的离子传导特性(σ= 2.73x10-3 S cm-1 活化能[Ea]为0.18 e V )和高稳定性的锂金属负极上的电镀/剥离行为。此外,研究人员首次用二维交换核磁共振谱(2D-EXSY NMR)对锂离子在COFs中的迁移机制进行了深入研究。
2)考虑到CD-COF-Li SSE具有较高的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性,首次将其引入固态Li-O2电池。结果表明,CD-COF-Li SSE的循环寿命(超过100个循环)明显长于PEO SPE(38个循环)和LAGP SIE(50个循环)。此外,在锂离子电池的广泛应用中,CD-COF-Li的优势也得到了保持,展示了COF基SSE在其他稳定性受到液体电解液限制的储能系统中的广泛应用潜力。
参考文献
Wang et al., An integrated solid-state lithium-oxygen battery with highly stable anionic covalent organic frame-works electrolyte, Chem (2022)
DOI:10.1016/j.chempr.2022.09.027
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.09.027