新型固态锂金属有机电池研发取得新进展

由于其良好的安全性和较高的理论容量，以固体电解质代替液体电解质的固态锂金属电池的研发备受关注，因此固体电解质的研发尤为重要。记者17日从云南大学材料与能源学院获悉，郭虹教授团队近日在新型固态锂金属有机电池研发方面取得最新进展，国际期刊《碳能源》发表了相关研究成果。

过去，研究和生产主要集中在无机电解质，如硫化物、卤化物、氧化物等。但这些固体电解质存在刚性、对空气敏感等缺点，影响电池的界面稳定性、循环和倍率性能。

近年来，有机聚合物电解质由于其柔韧性和易成膜性而越来越受到人们的关注。共价有机骨架材料是一种具有广阔应用前景的单离子固体电解质载体。然而，研究人员需要深入研究活性位数量和框架结构对锂离子电导率、迁移数和电池性能的影响。

基于目前的研究现状和问题，结合前人的研究基础，郭虹教授团队设计并制备了三种羧酸锂调控的共价有机框架单锂离子导体材料。他们从不同骨架结构和活性位数量对锂离子电导率和迁移数的影响，结合理论计算，研究了三种材料的静电势分布，并用密度泛函理论计算分析了锂离子迁移路径和能垒的差异。

随后，研究团队组装了以金属锂为负极，有机小分子环己二酮为正极，单离子导体为固体电解质的准固体电池。性能测试和理论计算结果表明，单离子导体能有效抑制锂枝晶的生长，准固态电池能解决有机小分子正极材料在电解液中的溶解。该策略为高效准固态锂金属有机电池的构建提供了重要的理论基础和技术支持。