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材料与能源学院郭洪教授团队研发无枝晶准固态锂金属电池

2022-10-11  

近日,材料与能源学院(云南省先进能源材料国际联合研究中心)郭洪教授团队在Science合作期刊Research发表新型无枝晶准固态锂金属有机电池最新进展“Understanding a Single-Li-Ion COF Conductor for Being Dendrite Free in a Li-Organic Battery” (https://doi.org/10.34133/2022/9798582)。孙勇疆博士后为论文第一作者,郭洪教授为通迅作者。

固态锂金属电池由于具有较好的安全性和高理论容量而受到广泛关注,但也面临枝晶生长等挑战。设计和开发单离子导体固态电解质可以有效减弱由不同离子引起的浓差极化,从而有效地抑制枝晶生长,并对提高循环稳定性具有重要的意义。共价有机框架(COFs)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,在固态电池中受到了广泛的关注,因此深入研究基于共价有机框架单离子导体固态电解质对抑制枝晶的生长至关重要。

基于目前的研究现状以及面临的问题,并结合前期的研究基础(Hong Guo*, et. al, Nano Energy, 2022, 106756; Energy Storage Mater., 2021, 139; Adv. Funct. Mater., 2021, 2101019; ACS Energy Lett., 2020, 1022),郭洪教授团队设计并制备出磺酸锂调控的COF单锂离子导体材料LiO3S-COFs。深入研究活性位点数量对锂离子电导率,迁移数的影响,采用DFT计算分析锂离子迁移路径和能垒的差异,最后组装以锂金属为负极,有机小分子蒽醌为正极,单离子导体为固态电解质的准固态电池。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,解决有机小分子正极材料在电解液中溶解难题,这种策略为构筑无锂枝晶的准固态锂金属有机电池提供了重要的理论指导。

1. LiO3S-COFs单离子导体的合成路线及应用

该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、云南省科技厅-8858cc永利皇宫登录-在线官方入口联合重点基金、省先进能源材料国际联合研究中心、省高校全固态离子电池重点实验室项目的支持。

供稿:材料与能源学院

编辑:李哲

责任编辑:王崴


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