LiTFA在金属有机框架材料的应用

 在众多能源储存系统中,锂氧气电池以其高达3500 Wh·kg-1的理论能量密度有望在性能上超越商用锂离子电池。然而,在电池充放电过程中,金属锂不可控的枝晶生长和严重的腐蚀问题极大地阻碍了锂氧气电池的发展。为了解决以上问题,制备了一种具有高比表面积、丰富孔道结构的金属有机框架材料(MOF-801),并将其设计成金属锂负极的保护层应用在锂氧气电池中。

合成了具有高达762.9 m2·g-1比表面积,边长约为800 nm的立方体状纯净MOF-801材料，并且这种材料表现出对于有机电解液体系(四乙二醇二甲醚1 mol·L-1 三氟甲基磺酸锂)和强还原性的金属锂都具有很好的稳定性。 得益于该材料丰富的孔道结构以及高比表面积,锂离子得以更均匀地分布在电极表面促进金属锂均匀沉积,有效避免了由于枝晶刺破隔膜而导致的短路甚至火灾事故。另外,MOF-801保护层本身的阻隔作用和材料捕捉水的特性可以帮助减少污染物质(水、氧气、强氧化性物质等)的穿梭效应带来的副反应,缓解锂氧气电池中金属锂负极的腐蚀情况。

将经过保护的金属锂组装成的对称电池进行测试,循环寿命长达800 h,同时充/放电过电势仅为0.023 V,且循环阻抗大大降低,证明了这种策略有效地稳定了金属锂/电解液界面。使用MOF-801保护层的锂氧气电池还表现出了高达8935 mAh·g-1的高比容量。

知识扩展：

MOF-801： MOF-801性质稳定，在水溶液和酸性条件下稳定，耐氟离子。  高热稳定性、热分解温度大于400℃， 常温或低温条件下，干燥密封保存，  建议使用前120度（真空）烘箱活化12小时，  应用于储气材料和吸附材料， MOF-801具有良好的吸水性能，可用作干燥剂