中國粉體網(wǎng)訊 作為全固態(tài)鋰電的核心部件,，固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展受到科研界和工業(yè)界的極大關(guān)注,。目前研究最廣泛的三種固態(tài)電解質(zhì)為：無機固態(tài)電解質(zhì),、聚合物固態(tài)電解質(zhì)和無機/聚合物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),。然而,，目前還沒有一種固態(tài)電解質(zhì)能夠完全適用于鋰金屬電池中,，全固態(tài)電池仍存在許多挑戰(zhàn)亟待解決，包括材料不穩(wěn)定性,、界面失效,、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及大規(guī)模生產(chǎn)工藝缺失等。
近年來,，金屬有機框架(MOF)具有豐富多孔,、有序通道、功能可調(diào)等結(jié)構(gòu)特征,，正在成為能量存儲與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究熱點,。研究表明，將MOF應(yīng)用于固態(tài)電解質(zhì)中具有改善固態(tài)電解質(zhì)各方面關(guān)鍵性能方面的巨大潛力,，包括提高離子導(dǎo)電性,、增強機械強度、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)存在的主要類型是:單離子傳導(dǎo)MOF固態(tài)電解質(zhì)、離子液體基MOF固態(tài)電解質(zhì)(Li-IL@MOF),、復(fù)合聚合物MOF固態(tài)電解質(zhì),。
其中，MOF基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)具有高離子電導(dǎo)率,、良好的機械性能和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢,，MOF的孔隙結(jié)構(gòu)為鋰離子提供了快速傳輸通道，聚合物基質(zhì)增強了電解質(zhì)的柔韌性,，MOF材料的高熱穩(wěn)定性則提升了電解質(zhì)的熱性能,。
MOF基固態(tài)電解質(zhì)的制備方法
MOF基固態(tài)電解質(zhì)通常由MOF材料、聚合物基質(zhì)和鋰鹽組成,，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,。
MOF基固態(tài)電解質(zhì)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。
冷壓/熱壓是制備MOF基固態(tài)電解質(zhì)最常用的方法,。該方法操作簡單,，薄膜結(jié)構(gòu)致密，厚度均勻,，熱穩(wěn)定性好,。熱壓的基本工藝通常是先進行球磨,，通過局部高溫高壓將電解液粉末混合均勻,，然后在一定溫度(100℃左右)和壓力下將得到的配合物壓成膜，以保證電解質(zhì)中的MOF顆粒與其他填料(如鋰鹽和聚合物)混合均勻,。相比之下,，室溫下冷壓更方便，操作簡單,，通過機械壓制的電解質(zhì)粉末可以消除溶劑的使用,，減少溶劑可能引起的副反應(yīng)。其基本原理是填料和基體粉末放置在冷卻的容器中,，然后裝入特定的模具,，擠壓成一定形狀的電解質(zhì)薄膜。
流延法是一種成熟的薄膜量產(chǎn)技術(shù),，適用于MOF基固態(tài)電解質(zhì)的制備,。該方法生產(chǎn)效率高、污染少,、成本低,，可制備厚度均勻、表面光潔度高的電解質(zhì)薄膜,�,；竟に囀鞘紫葘OF、聚合物粉末和所需的添加劑混合在特定溶劑中形成糊狀物,，然后用刀片將糊狀物滾到脫模模具或光滑的基材上,。除去溶劑后，可以得到最終的MOF基固態(tài)電解質(zhì),。
溶液浸漬法是一種簡單,、原料利用率高、經(jīng)濟的方法,。該方法首先選擇合適的溶劑或溶劑混合物形成低粘度溶液,，然后通過表面張力使溶液充分浸漬，以促進活性成分在MOF表面的吸收,，然后通過干燥處理去除多余的液體溶劑,，從而得到目標產(chǎn)品,。
原位聚合法是近年來發(fā)展起來的一種制造復(fù)合聚合物快速離子導(dǎo)體的新方法。這種方法可以自由控制聚合物鏈的長度和分子結(jié)構(gòu),，以獲得更適合特定需求的復(fù)合材料,。其反應(yīng)所需的較低溫度有助于減少聚合物鏈的分解和物理/化學(xué)反應(yīng)，很好地保護了高分子材料的性能,。此外,，由于在反應(yīng)過程中不需要添加任何外部物質(zhì)，因此所得產(chǎn)物的純度更高,。
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2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會暨第一屆干法電極技術(shù)研討會,。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校,，以及新能源汽車,、儲能、消費電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺,，開展產(chǎn),、學(xué)、研合作,，助推固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(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)及其界面行為》的報告,。
固態(tài)鋰金屬電池由于其高安全性,、高能量密度等優(yōu)勢被認為是極具發(fā)展前景的重要儲能技術(shù)。開發(fā)新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)被認為是有望結(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,。在本次報告中,，報告人將聚焦于MOF基柔性復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（MSPE）的開發(fā)及其界面行為研究，具體包括MSPE的設(shè)計與構(gòu)建,，MSPE內(nèi)部界面的精準調(diào)控,，以及MSPE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固態(tài)電解質(zhì)將為高性能固態(tài)鋰金屬電池的設(shè)計提供有效解決方案,，為能源存儲與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的材料和結(jié)構(gòu)發(fā)展提供新的設(shè)計思路,。
專家簡介：
鄭云，福州大學(xué)教授,、博導(dǎo),，福建省“閩江學(xué)者”，福建省海外引進高層次人才,，2024全球前2%頂尖科學(xué)家,，2024 Wiley威立中國開放科學(xué)高貢獻作者,，福州大學(xué)新能源材料與工程研究院（張久俊院士團隊）黨支部書記。長期從事固態(tài)鋰金屬電池和高溫氫能燃料電池方面的研究,。共發(fā)表SCI論文80多篇,，其中以第一作者或通訊作者在CSR, AM, PNAS, Joule, AEM, AFM等期刊上發(fā)表科研論文40多篇，包括多篇高被引論文,、熱點文章和封面文章,。發(fā)表中英文學(xué)術(shù)專著2本，主持/參與國家級和省級科研項目10多項,，受邀擔(dān)任國際電化學(xué)能源科學(xué)院（IAOEES）理事,、Renewables, Advanced Powder Materials, Frontiers in Energy等領(lǐng)域知名期刊青年編委和客座編輯。
參考來源：
1.eTran交通電動化《固態(tài)電池專題|張久俊院士團隊-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.功能材料與器件《MOF基固體電解質(zhì)界面設(shè)計的先進策略》
3.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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