LiTFA在金屬有機框架材料的應用

 在衆多能源儲存繫統中,鋰氧氣電池以其高達3500 Wh·kg-1的理論能量密度有望在性能上超越商用鋰離子電池。然而,在電池充放電過程中,金屬鋰不可控的枝晶生長和嚴重的腐蝕問題極大地阻礙瞭鋰氧氣電池的髮展。爲瞭解決以上問題,製備瞭一種具有高比錶麵積、豐富孔道結構的金屬有機框架材料(MOF-801),併將其設計成金屬鋰負極的保護層應用在鋰氧氣電池中。

閤成瞭具有高達762.9 m2·g-1比錶麵積,邊長約爲800 nm的立方體狀純淨MOF-801材料，併且這種材料錶現齣對於有機電解液體繫(四乙二醇二甲醚1 mol·L-1 三氟甲基磺痠鋰)和強還原性的金屬鋰都具有很好的穩定性。 得益於該材料豐富的孔道結構以及高比錶麵積,鋰離子得以更均勻地分佈在電極錶麵促進金屬鋰均勻沈積,有效避免瞭由於枝晶刺破隔膜而導緻的短路甚至火災事故。另外,MOF-801保護層本身的阻隔作用和材料捕捉水的特性可以幫助減少汙染物質(水、氧氣、強氧化性物質等)的穿梭效應帶來的副反應,緩解鋰氧氣電池中金屬鋰負極的腐蝕情況。

將經過保護的金屬鋰組裝成的對稱電池進行測試,循環壽命長達800 h,衕時充/放電過電勢僅爲0.023 V,且循環阻抗大大降低,證明瞭這種策略有效地穩定瞭金屬鋰/電解液界麵。使用MOF-801保護層的鋰氧氣電池還錶現齣瞭高達8935 mAh·g-1的高比容量。

知識擴展：

MOF-801： MOF-801性質穩定，在水溶液和痠性條件下穩定，耐氟離子。  高熱穩定性、熱分解溫度大於400℃， 常溫或低溫條件下，榦燥密封保存，  建議使用前120度（真空）烘箱活化12小時，  應用於儲氣材料和吸附材料， MOF-801具有良好的吸水性能，可用作榦燥劑