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

据外媒报道，韩国蔚山国立科学技术研究院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框架。这项研究由UNIST能源与化学工程学院教授Sang Young Lee和Sang Kyu Kwak领导。在研究过程中，研究团队展示了“固体离子导体”的新概念，它可以选择性地让锂离子通过离子通道。由于其固体性质和有效传输锂离子的能力，它们有望成为下一代电池的原材料，如高压电池或锂金属电池。目前，锂离子电池使用高度易燃的液体电解质，这种电解质极易发生火灾或爆炸。作为一种替代解决方案，正在开发固体电解质，但其离子电导率低于液体电解质。特别是在提高电池性能方面，由于离子的迁移路径曲折复杂，许多固体电解质具有局限性。Lee教授使用多孔晶体材料作为离子导体，如共价有机框架，来解决这个问题。通过在材料内部有规律地布置锂离子通道，大大提高了离子导电性。这项研究的主要作者、UNIST能源与化学工程学院成员Kihun Jeong博士说：“新开发的离子导体是一种完全不使用液体的固体载体，实现了固体单个锂离子的导电行为。“单个锂离子的导电行为意味着，在理想条件下，只有锂离子才能通过电解质传输。由于锂离子是阳离子，它们很容易与阴离子一起移动。不必要的阴离子迁移会在电极表面引起副反应，降低电池性能。这项研究将阴离子固定在锂离子通过的路径中离子通过并使用与锂离子配对的阴离子单体合成有机骨架结构。通过这种方式，只有锂离子沿着通道流动，从而达到理想的流动状态。研究人员从理论上确定了计算化学的用途。在计算科学中，锂离子沿着离子导体通道中规则排列的氧原子移动。Lee教授说：这项研究为固体离子导体的设计提供了新的方向，并为高性能固体电解质的开发奠定了基础。这对于包括全固态电池在内的下一代电池的商业化至关重要。这种导体可以选择性有效地传输锂离子，而不需要爆炸性有机溶剂，这具有重要意义。这些离子导体不仅适合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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