由于具有超高的理論比能量，Li—O
2電池被認為是電動汽車的實用儲能裝置。而該研究的主要挑戰是由電解質和陰極的降解以及消耗電池壽命的鋰枝晶的形成引起的電極/電解質的界面不穩定性。同時，高溫會加速界面反應，導致電池快速死亡。在此，我們提出了一種基于金屬有機框架(MOF)和離子液體(IL)的多功能準固態電解質，以在高溫下同時穩定鋰離子電池的陰極并保護鋰陽極。電解質具有可忽略的揮發性和與電極的良好潤濕性，并且IL和MOF的協同效應通過形成均勻的Li
+通量抑制了鋰枝晶生長。使用這種電解液的Li—O2電池表現出高放電容量和良好的循環壽命(> 1100 h)，在60°C下具有低過電位。此外，由于電解液的優異熱穩定性，Li—O
2電池在80°C的較高溫度下表現出改進的電化學性能。這些結果表明，準固態電解質可以成為Li—O
2電池商業化的潛在策略。
圖 1. (a) 準固態 LiIL-MOF 電解質的制備過程示意圖。 (b) 制備的 LiIL- MOF 電解質的照片。 (c) 所制備的 LiIL-MOF 電解質光催化劑的 EDS 映射。 (d) LiIL-MOF 電解質的 SEM 圖像。 (e) LiIL-MOF 電解質離子電導率的 Arrhenius 圖。 (f) LiIL-MOF 的 LSV，掃描速率為 1 mV s
-1。 (g) 在氬氣流下 LiIL-MOF 的 TGA 曲線。
圖 2. (a) 準固態 Li-O
2 電池結構示意圖。以LE和LiIL-MOF作為電解質的Li-O2電池的第一次放電-充電曲線，電流為 (b) 100 mA g
-1 和 (c) 200 mA g
-1，60 °C 時容量為 500 mAh g
-1。(d) Li-O
2電池與 LiIL-MOF在 100 mA g
-1 電流下的循環性能，在 60 °C 下容量為 500 mAh g
-1。 (e) LiIL-MOF和LE電池的電壓-容量曲線的第1次。 (f) 第50次和 (g) 第150次循環。
圖 3. (a) 使用LiIL-MOF的Li-O
2電池在100 mA g
-1 電流下的循環性能，在80 °C下容量為 500 mAh g
-1。 (b) 具有 LE 和 LiIL-MOF的 Li-O
2 電池的深度放電曲線。 (c) 100 次循環后 LiIL-MOF 電解質的 SEM 圖像。 (d) LiIL-MOF電解質在 100 次循環前后的 XRD 圖譜。 LiIL-MOF 電解質（e）在 100 次循環之前和（f）之后的 XPS 圖。
圖 4. 鋰金屬負極在 60 ℃ 下循環 100 次后的 SEM 圖像：(a) 橫截面圖和 (b) 俯視圖。 (c) LiIL-MOF 在 Li-O
2 電池中保護鋰金屬的機理說明。
相關研究成果由北京理工大學Nan Chen和Renjie Chen等人2022年發表在ACS Applied Energy Materials (https://doi.org/10.1021/acsaem.2c00735)上。原文：Enhancing the Long Cycle Performance of Li–O2 Batteries at High Temperatures Using Metal–Organic Framework-Based Electrolytes。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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