韓國研究人員開發COF固體離子導體 有望成為下一代電池的原料

(圖片來源:UNIST)據國外媒體報道，來自韓國蔚山國立科學技術研究所(UNIST)的研究人員展示了一種新的無溶劑單鋰離子導電共價有機骨架。這項研究由UNIST能源與化學工程學院的Sang-Young Lee教授和Sang Kyu Kwak教授共同領導。在研究過程中，研究團隊展示了“固體離子導體”的新概念，可以選擇性地使鋰離子通過離子通道。由于它們是固體，能夠有效運輸鋰離子，因此有望成為下一代電池的原料，如高壓電池或鋰金屬電池。目前鋰離子電池使用的是高度易燃的液體電解液，極易發生火災或爆炸。作為替代，正在開發固體電解質，但其離子電導率低于液體電解質。特別是在提高電池性能方面，由于離子的遷移路徑曲折復雜，很多固體電解質都有局限性。李教授使用多孔晶體材料作為離子導體，如共價有機框架(COF)，來解決這個問題。通過在材料中有規律地排列鋰離子通道，大大提高了離子電導率。這項研究的第一作者，UNIST能源與化學工程學院的Kihun Jeong博士說:“新開發的離子導體是一種完全不使用液體的固體載體，實現了固體單鋰離子的導電行為。”單鋰離子傳導行為是指在理想條件下，只有鋰離子通過電解質傳輸。因為鋰離子是陽離子，很容易隨陰離子移動。不必要的陰離子遷移會在電極表面引起副反應，降低電池性能。在這項研究中，陰離子被固定在鋰離子通過的路徑上，有機骨架結構是由陰離子單體與鋰離子配對合成的。這樣只有鋰離子沿著通道流動，達到理想的流動狀態。研究人員從理論上確定了計算化學的用途。在計算科學中，鋰離子沿著離子導體通道中規則排列的氧原子移動。Lee教授說:“這項研究為固體離子導體的設計提供了新的方向，為‘高性能固體電解質’的發展奠定了基礎。這對包括全固態電池在內的下一代電池的商業化至關重要。這種導體可以選擇性地、有效地傳輸鋰離子，在完全不使用爆炸性有機溶劑的情況下，意義重大。這些離子導體不僅適合作為固態電池的電解質，還可以應用于高活性鋰金屬電極。”

(圖片來源:UNIST)據國外媒體報道，來自韓國蔚山國立科學技術研究所(UNIST)的研究人員展示了一種新的無溶劑單鋰離子導電共價有機骨架。這項研究由UNIST能源與化學工程學院的Sang-Young Lee教授和Sang Kyu Kwak教授共同領導。在研究過程中，研究團隊展示了“固體離子導體”的新概念，可以選擇性地使鋰離子通過離子通道。由于它們是固體，能夠有效運輸鋰離子，因此有望成為下一代電池的原料，如高壓電池或鋰金屬電池。目前鋰離子電池使用的是高度易燃的液體電解液，極易發生火災或爆炸。作為替代，正在開發固體電解質，但其離子電導率低于液體電解質。特別是在提高電池性能方面，由于離子的遷移路徑曲折復雜，很多固體電解質都有局限性。李教授使用多孔晶體材料作為離子導體，如共價有機框架(COF)，來解決這個問題。通過在材料中有規律地排列鋰離子通道，大大提高了離子電導率。這項研究的第一作者，UNIST能源與化學工程學院的Kihun Jeong博士說:“新開發的離子導體是一種完全不使用液體的固體載體，實現了固體單鋰離子的導電行為。”單鋰離子傳導行為是指在理想條件下，只有鋰離子通過電解質傳輸。因為鋰我……s是陽離子，它們很容易隨陰離子移動。不必要的陰離子遷移會在電極表面引起副反應，降低電池性能。在這項研究中，陰離子被固定在鋰離子通過的路徑上，有機骨架結構是由陰離子單體與鋰離子配對合成的。這樣只有鋰離子沿著通道流動，達到理想的流動狀態。研究人員從理論上確定了計算化學的用途。在計算科學中，鋰離子沿著離子導體通道中規則排列的氧原子移動。Lee教授說:“這項研究為固體離子導體的設計提供了新的方向，為‘高性能固體電解質’的發展奠定了基礎。這對包括全固態電池在內的下一代電池的商業化至關重要。這種導體可以選擇性地、有效地傳輸鋰離子，在完全不使用爆炸性有機溶劑的情況下，意義重大。這些離子導體不僅適合作為固態電池的電解質，還可以應用于高活性鋰金屬電極。”

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