新型固态锂金属有机电池研发取得新进展

由于具有较好的安全性和高理论容量，以固态电解质来代替液态电解液的固态锂金属电池研发备受关注，因而固态电解质的开发也显得尤为重要。近期云南大学材料与能源学院郭洪教授团队在新型固态锂金属有机电池研发上取得了最新进展，国际期刊《碳能源》发表了相关研究成果。

以往的研究、生产主要集中在硫化物、卤化物、氧化物等无机类电解质，然而这些固态电解质存在刚性及对空气敏感等缺点，影响电池的界面稳定性和循环与倍率性能。近年来，有机聚合物电解质具有柔性易成膜等优势而逐渐引起重视，而共价有机框架材料是一类比较具有应用前景的单离子固态电解质的载体，但需要研究者深入研究活性位点数量和骨架结构对锂离子电导率、迁移数及电池性能的影响规律。基于目前的研究现状以及面临的问题，并结合此前的研究基础，郭洪教授团队设计并制备出3种羧酸锂调控的共价有机框架单锂离子导体材料。他们从不同骨架结构和活性位点数量对锂离子电导率、迁移数的影响，结合理论计算的方式，深入研究了3 种材料的静电势分布，并采用密度泛函理论计算分析锂离子迁移路径和能垒的差异。随后，研究团队组装了以锂金属为负极、有机小分子环己六酮为正极所构筑的单离子导体为固态电解质的准固态电池。经过性能测试和理论计算，结果表明，单离子导体可以有效抑制锂枝晶生长，准固态电池可以解决有机小分子正极材料在电解液中的溶解，这种策略为构筑高效准固态锂金属有机电池提供了重要的理论基础和技术支持。