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【科技資訊】“固體離子導體”新概念
作者:蓋世汽車 時間:2019-9-30 9:40:00 

據報道,韓國蔚山國家科學技術研究院(UNIST)的研究人員,演示了一種新型無溶劑單鋰離子導電共價有機骨架。這項研究由 UNIST能源和化學工程學院的教授Sang-Young Lee Sang Kyu Kwak共同領導。在研究過程中,研究小組展示固體離子導體的新概念,可以有選擇性地使鋰離子通過離子通道。由于它們是固體,而且能夠有效地傳輸鋰離子,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,鋰離子電池所使用的是高度易燃液體電解質,非常容易發生火災或爆炸。作為替代方案,固體電解質正在開發中,但它的離子傳導率低于液體電解質。特別是在提升電池性能方面,很多固體電解質存在局限性,因為離子的遷移路徑曲折而復雜。

Lee教授利用多孔晶體材料作為離子導體,比如共價有機骨架(COF),來解決這一問題。通過在材料內部有規律地安排鋰離子通道,極大地提高離子傳導性能。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相載體,實現固態單鋰離子的導電行為。

單鋰離子導電行為是指理想的情況下,只有鋰離子通過電解質傳輸。由于鋰離子是陽離子,所以很容易與陰離子一起移動。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。 本項研究將陰離子固定在鋰離子通過的路徑中,并利用與鋰離子配對的陰離子單體合成有機骨架結構。這樣,只有鋰離子沿通道流動,實現理想的流動狀態。研究人員從理論上確定計算化學的用途。在計算科學中,鋰離子沿著離子導體通道中有規律排列的氧原子移動。

Lee教授說:這項研究為固體離子導體的設計提供新方向,為高性能固體電解質的開發奠定基礎。這對下一代電池的商業化至關重要,包括所有固態電池。這種導體可以選擇性地、有效地輸送鋰離子,而且完全不必使用容易爆炸的有機溶劑,具有非凡的意義。這些離子導體不僅適合作為固態電池的電解質,而且可以應用于高活性鋰金屬電極。

文章來源:蓋世汽車

 

來源:蓋世汽車
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