保護層對機電解液體繫（LiOTf）的穩定性

知識擴展： 四乙二醇二甲醚

爲瞭解決 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,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。此外,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。

因此,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(未經保護的電池壽命僅爲254 h,最終充/放電過電勢高達5 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。將經過MOF材料保護的電極實際應用在鋰氧氣電池中,在限容量1000 mAh·g-1,限電流500 mA·g-1條件下,可以實現長達170圈的穩定長壽命的循環(是未經保護的電池壽命的2.88倍)。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。