中國粉體網(wǎng)訊 作為固態(tài)鋰電的核心部件，固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的發(fā)展受到科研界和工業(yè)界的極大關(guān)注。開發(fā)具有優(yōu)異鋰離子電導(dǎo)率和長期運行穩(wěn)定性的SSE是實現(xiàn)此類電池的關(guān)鍵。與無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)相比，有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)由于其柔性好、易加工、與電極間相容性好等優(yōu)點而備受關(guān)注。然而，機(jī)械強(qiáng)度差，熱穩(wěn)定性不足，以及室溫下離子電導(dǎo)率低等缺點嚴(yán)重限制了有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的進(jìn)一步商業(yè)可行性。對此，開發(fā)新型復(fù)合固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是有望結(jié)合多種材料優(yōu)勢以提高電池安全性和電化學(xué)性能的有效策略。
金屬有機(jī)框架（MOF）材料具有規(guī)則的孔徑，較大的比表面積，為離子傳輸提供了快速的通道和大量的反應(yīng)位點，研究表明，將MOFs應(yīng)用于SSEs中具有改善固態(tài)電解質(zhì)各方面關(guān)鍵性能的巨大潛力，包括提高離子導(dǎo)電性、增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)化熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性以及改善界面接觸。
目前MOF基固態(tài)電解質(zhì)主要分為Neat MOFs、Anions MOFs、IL@MOFs、MOFs/polymer和MOFs/multi-component五種類型。具有代表性的制備方法主要有冷/熱壓法、流延法、溶液浸漬法、原位聚合法等。
MSSEs的制備方法，(a)冷/熱壓法；(b)流延法；(c)溶液浸漬法；(d)原位聚合法。
MOFs在固態(tài)電解質(zhì)體系中的應(yīng)用，包括作為離子導(dǎo)體的MOFs、作為離子運輸載體的MOFs和作為添加填料的MOFs。其中，MOFs作為聚合物體系和多組分體系的填料時，可以有效地增加解離金屬鹽與聚合物的節(jié)段遷移率。移動離子和遷移途徑的增強(qiáng)有助于離子電導(dǎo)率的增加。
但基于MOF基固態(tài)電解質(zhì)的電池仍處于初步研發(fā)階段，技術(shù)的成熟度仍不足以滿足量產(chǎn)的需求，用于交通電站大規(guī)模儲能的成本還有待進(jìn)一步降低。因此，仍有一些主要的挑戰(zhàn)需要克服。
針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將于2024年9月5-6日在常州舉辦第六屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及電動車、儲能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，共同推動行業(yè)發(fā)展。屆時，來自福州大學(xué)的鄭云教授將作題為《MOF基柔性復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的構(gòu)筑及電化學(xué)行為研究》。
在本次報告中，鄭云教授主要聚焦于柔性復(fù)合固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)及其在鋰金屬電池中的應(yīng)用研究，具體包括固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)膜的設(shè)計與構(gòu)建，復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)部界面的精準(zhǔn)調(diào)控，以及復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)與鋰金屬穩(wěn)定界面的構(gòu)建與調(diào)控。所提出的一系列柔性準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)為高性能固態(tài)鋰金屬電池的設(shè)計提供了有效解決方案，為儲能和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的材料和結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了新的設(shè)計思路。
專家簡介：
鄭云，教授，博導(dǎo)，福建省“閩江學(xué)者”特聘教授，目前就職于福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、新能源材料與工程研究院。2019年博士畢業(yè)于清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院，隨后加入加拿大滑鐵盧大學(xué)化學(xué)工程系從事三年多的博士后研究，2023年正式入職福州大學(xué)。鄭云博士長期從事固態(tài)能源材料表界面的離子遷移與轉(zhuǎn)化方面的工作，具體涉及固態(tài)鋰金屬電池（Li+）和固體燃料電池/電解池（O2-, H+）。目前已發(fā)表SCI論文70多篇，其中以第一作者身份（含共同）在Chem. Soc. Rev., Joule, Adv. Mater., PNAS, Adv. Energy Mater., Adv. Sci., Small, Electrochem. Energ. Rev., Nano Energy等期刊發(fā)表論文30多篇，撰寫“Carbon dioxide reduction through advanced conversion and utilization technologies (CRC Press, 共16章)”等學(xué)術(shù)專著2本，申請/授權(quán)專利6項，主持/參與國家級科研項目多項。
參考來源：
1.eTran交通電動化《固態(tài)電池專題 | 張久俊院士團(tuán)隊-面向高性能鋰金屬電池的金屬框架基固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)》
2.楊曉宇《MOF改性復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜制備及性能研究》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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