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韩国研究人员开发COF固体离子导体有望成为下一代电池的原料

本文摘要:(图源:UNIST)据外媒报导,韩国蔚山国家科学技术研究院(UNIST)的研究人员,展示了一种新型无溶剂单锂离子导电共价有机骨架。

(图源:UNIST)据外媒报导,韩国蔚山国家科学技术研究院(UNIST)的研究人员,展示了一种新型无溶剂单锂离子导电共价有机骨架。这项研究由UNIST能源和化学工程学院的教授Sang-YoungLee和SangKyuKwak联合领导。

在研究过程中,研究小组展出“液体离子导体”的新概念,可以有选择性地使锂离子通过离子通道。由于它们是液体,而且需要有效地传输锂离子,未来将会沦为下一代电池的原料,如高压电池或锂金属电池。

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目前,锂离子电池所用于的是高度易燃液体电解质,非常容易再次发生火灾或发生爆炸。作为替代方案,液体电解质正在研发中,但它的离子传导率高于液体电解质。特别是在提高电池性能方面,很多液体电解质不存在局限性,因为离子的迁入路径交错而简单。

Lee教授利用多孔晶体材料作为离子导体,比如共价有机骨架(COF),来解决问题这一问题。通过在材料内部有规律地决定锂离子地下通道,极大地提高离子传导性能。这项研究的第一作者、UNIST能源与化学工程学院的KihunJeong博士说道:“新的研发的离子导体是一种几乎不用于液体的固相载体,构建固态单锂离子的导电不道德。

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”单锂离子导电不道德是指理想的情况下,只有锂离子通过电解质传输。由于锂离子是阳离子,所以很更容易与阴离子一起移动。不必要的阴离子迁入不会在电极表面引发副反应,减少电池性能。

本项研究将阴离子相同在锂离子通过的路径中,并利用与锂离子筛选的阴离子单体制备有机骨架结构。这样,只有锂离子沿地下通道流动,实现理想的流动状态。研究人员从理论上确认计算出来化学的用途。

在计算出来科学中,锂离子沿着离子导体地下通道中有规律排序的氧原子移动。Lee教授说道:“这项研究为液体离子导体的设计获取新方向,为‘高性能液体电解质’的研发奠下基础。

这对下一代电池的商业化至关重要,还包括所有固态电池。这种导体可以选择性地、有效地运送锂离子,而且几乎不用用于更容易发生爆炸的有机溶剂,具备非凡的意义。这些离子导体不仅合适作为固态电池的电解质,而且可以应用于高活性锂金属电极。


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