近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提高了該類固態(tài)電解質(zhì)的安全性能及其離子傳輸性能。

傳統(tǒng)鋰離子電池均采用液態(tài)電解質(zhì)，而液態(tài)電解質(zhì)本身的性質(zhì)直接影響到其安全性能。固態(tài)鋰電池能夠解決一部分安全問題。但由于固態(tài)顆粒間的電導(dǎo)率低，固態(tài)電池中的電導(dǎo)率一直不理想，直到關(guān)于運(yùn)用MOF作為框架主體，鋰離子液體作為離子傳輸客體的類固態(tài)電解質(zhì)(MOF-IL)的研究報(bào)道，給固態(tài)電池開辟了新的研究視角。近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)就利用此類類固態(tài)電解質(zhì)，進(jìn)一步提高了該類固態(tài)電解質(zhì)的安全性能及其離子傳輸性能。研究成果近期發(fā)表于Chemical Communications，題為“Enhanced lithium dendrite suppressing capability enabled by a solid-like electrolyte with different-sized nanoparticles”（Chem. Commun., 2018,54, 13060-13063;natureindex期刊 DOI: 10.1039/c8cc07476c）。

團(tuán)隊(duì)研究了金屬鋰電池中顆粒大小對(duì)MOF-IL離子導(dǎo)體性能的影響。研究者將兩種不同顆粒大小的離子導(dǎo)體組合使用，相比于單一組分的離子導(dǎo)體，混合尺寸能有效減小電解質(zhì)顆粒間的空隙，增加電解質(zhì)顆粒間和電解質(zhì)與鋰金屬表面的接觸點(diǎn)，使鋰沉積更加均勻，由此對(duì)鋰枝晶生長(zhǎng)的阻礙能力得到改善。并且由于導(dǎo)離子通道增加，電解質(zhì)的導(dǎo)電性也得到一定的提高。該類固態(tài)電解質(zhì)與商業(yè)化的正極材料LiFePO4、LiCoO2和負(fù)極材料鋰金屬組裝成電池還表現(xiàn)出可觀的倍率性能和循環(huán)性能，LiCoO2|electrolyte|Li電池初始容量為129 mAhg-1，在100圈后有94.6%的保持率；LiFePO4|electrolyte|Li電池初始容量為137 mAhg-1，在100圈后有94.8%的保持率。

鋰枝晶生長(zhǎng)情況及其原理圖

電池循環(huán)倍率曲線