维度网讯,香港科技大学的研究团队与上海交通大学合作,开发出一种新型准固态电池材料,有望解决锂金属电池的安全问题。该材料为单晶三维硼酸盐共价有机框架,可作为固态电解质使用,提升电池性能和稳定性。
锂金属电池被视为下一代储能技术,适用于电动汽车和大规模储能,但长期受锂枝晶生长和不稳定界面困扰,导致短路和性能退化。传统多晶共价有机框架存在晶界电阻,限制离子迁移效率。研究团队以COF-303为模板,构建了高度有序离子通道的单晶结构,降低晶间电阻,实现均匀锂沉积,抑制枝晶形成。
新材料在电化学性能上表现突出:室温离子电导率达8.1 mS cm−1,锂离子迁移数为0.98,支持快速离子传输。在对称电池测试中,锂沉积和剥离过程稳定超过2000小时,显示长期可靠性。使用LiFePO4正极的全电池在600次循环后容量保持率达91.8%,库仑效率为99.98%,初始容量为147 mAh g−1。
Yoonseob Kim教授表示:“我们的研究突显了单晶三维B-COFs作为准固态电解质的可行前景。通过消除多晶材料中存在的结构无序,我们朝着实现高性能、安全的储能解决方案迈出了重要一步,这对于更绿色的未来至关重要。”这项研究反映了国际社会推动下一代电池技术发展的努力,单晶COFs可能在实现实用固态锂金属电池方面发挥关键作用,应用于电动汽车和电网储能等领域。
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