高性能玻璃态MOFs基固态Li金属电池  

High-performance glassy MOF-based solid-state lithium batteries

作  者:栾佳蕾 李诗蔓 李丽超 林春羽 李吉嘉 安百钢[1] 姜广申 LUAN Jialei;LI Shiman;LI Lichao;LIN Chunyu;LI Jijia;AN Baigang;JIANG Guangshen(School of Chemical Engineering,University of Science and Technology Liaoning,Anshan 114051,China)

机构地区:[1]辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114051

出  处:《辽宁科技大学学报》2025年第1期59-64,共6页Journal of University of Science and Technology Liaoning

基  金:国家自然科学基金资助项目(52371224);辽宁省教育厅科研项目(JYTMS20230945);辽宁科技大学校基金资助项目(6003000341)。

摘  要:为解决固态Li金属电池(LMBs)界面阻抗高、离子电导率低等问题,本文通过熔融淬火法制备玻璃态TIF-4基准固态电解质(GT-4)。实验结果表明,准固态电解质GT-4在室温下具有较高的离子电导率,达到7.53×10^(-4)S/cm;与Li负极具有较宽的电化学窗口,电压上限为5.4 V;且具有较强的枝晶抑制能力。Li|GT-4|Li对称电池在0.1 mA/cm^(2)的电流密度下平稳运行超过2 900 h,极化电压仅为0.013 5 V。组装的LiFePO_(4)|GT-4|Li电池在1 C电流密度下稳定循环超过300次,且在5 C电流密度下比容量高达77.5 mA·h/g,具有稳定的循环容量及优异的倍率性能。因此,GT-4作为一种准固态电解质,为高安全性和高性能Li金属电池的发展提供了无限的潜力和广阔的前景。To address the issues of high interfacial impedance and low ionic conductivity in solid-state Li metal batteries(LMBs).This article reports the preparation of a glassy TIF-4 reference solid electrolyte(GT-4)with high ionic conductivity and excellent electrochemical stability using the melt quenching method.The re-search results show that the GT-4 quasi-solid-lectrolyte has high ion conductivity of 7.53×10^(-4) S/cm at room temperature,a wide electrochemical stable window with an upper voltage limit of 5.4 V,and excellent den-drite suppression ability.The Li|GT-4|Li symmetric battery runs smoothly for more than 2900 h at a current density of 0.1 mA/cm^(2) with a polarization voltage of only 13.5 mV.Given the aforementioned performance ad-vantages,the assembled LFP|GT-4|Li has stable cycling over 300 times at a current density of 1 C and a speci-fic capacity of 77.5 mA·h/g at a current density of 5 C,demonstrating stable cycling capacity and excellent rate performance.Therefore,GT-4,as a quasi-solid-state electrolyte,provides unlimited potential and broad prospects for the development of high-safety and high-performance lithium metal batteries.

关 键 词:固态Li金属电池 金属-有机框架玻璃 固态电解质 玻璃态 

分 类 号:TM911.3[电气工程—电力电子与电力传动] TB34[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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