作為固態(tài)電池的核心部件，現(xiàn)有的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和固體聚合物電解質(zhì)都無(wú)法同時(shí)具備令人滿意的離子電導(dǎo)率、電極相容性和加工性能。通過(guò)結(jié)合無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中的高效Li+擴(kuò)散通道和固體聚合物電解質(zhì)中的極性官能團(tuán)，可以設(shè)計(jì)出無(wú)機(jī)-有機(jī)混合固態(tài)電解質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)真正的性能融合和協(xié)同。
在此，廈門(mén)大學(xué)Li Zhang，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所Jianjun Liu證明，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的金屬配位化合物可以在室溫下充當(dāng)優(yōu)異的鋰離子導(dǎo)體。
文章要點(diǎn)
1）具體來(lái)說(shuō)，研究人員通過(guò)自下而上的自組裝合成了馬來(lái)酸銅水合物納米片，該納米片具有高度有序的一維通道，這些通道通過(guò) Cu2+/Cu+ 節(jié)點(diǎn)和馬來(lái)酸配體相互連接，以及通道內(nèi)豐富的 COO? 基團(tuán)和結(jié)構(gòu)水。
2）受益于離子跳躍和耦合解離機(jī)制的結(jié)合，Li+離子可以更好地快速傳輸通過(guò)這些通道。因此，注入Li+的馬來(lái)酸銅水合物固態(tài)電解質(zhì)表現(xiàn)出顯著的離子電導(dǎo)率（室溫下為1.17 × 10?4 S cm?1）、高Li+遷移數(shù)（0.77）和4.7 V寬的工作窗口。更令人印象深刻的是，Li+注入馬來(lái)酸銅水合物固態(tài)電解質(zhì)被證明與正極和鋰負(fù)極具有出色的兼容性，可實(shí)現(xiàn)超過(guò)800次循環(huán)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
這項(xiàng)工作為探索基于金屬配位化合物的優(yōu)質(zhì)室溫離子導(dǎo)體帶來(lái)了新的見(jiàn)解。
參考文獻(xiàn)
Zhan, X., Li, M., Zhao, X. et al. Self-assembled hydrated copper coordination compounds as ionic conductors for room temperature solid-state batteries. Nat Commun 15, 1056 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45372-2
