马增胜教授课题组在《纳米能源》发表研究成果

1月18日，我院马增胜教授、张彪副教授联合华南理工大学刘军教授在国际著名学术期刊《纳米能源》 (Nano Energy，IF：19.069)上发表论文《基于氢键-静电力协同作用的双功能MOF修饰PEO基聚合物固态电解质》(Difunctional MOF for Dendrite-Free All-Solid-State Lithium Metal Batteries by Synergistic Effect of Hydrogen Bond and Electrostatic Interaction)，张彪副教授、刘军教授、马增胜教授为该文共同通讯作者，我院研究生周宣伊为论文第一作者，湘潭大学为第一作者单位。

固态聚合物电解质(SPE)与高还原性金属锂之间形成的界面相在很大程度上决定了电池的整体性能。虽然近几年各种类型的纳米颗粒已被用作聚合物基固态电解质的填料，来获得稳定的界面相，实现较好的循环稳定性，但由于锂沉积的不均匀，锂枝晶的不规则生长，阻碍了相关技术的进步。

图一. 双功能MOF复合PEO固态电解质制备及锂枝晶抑制示意图。

在课题组前期研究工作（J. Mater. Chem. A, 2021, 9,24661-24669; J. Mater. Sci. Technol.,2023, 136, 140-148.）的基础上，该文章提出通过制备一种新型的双离子型金属有机骨架(NH₃⁺·SO₃^-@ZIFs)作为PEO基固态电解质的填料，获得一种具有高离子迁移数，能实现稳定长循环的复合PEO基固态电解质。由于NH₃⁺·SO₃^-@ZIFs独特的离子结构，可以通过静电作用有效抑制TFSI-的移动，提高离子迁移数。更重要的是，NH₃⁺·SO₃^-@ZIFs的催化作用，形成了富LiF的SEI层，使锂通量均匀化，有效抑制了锂枝晶的生长。Li/Li对称电池配备NH₃⁺·SO₃^-@ZIFs电解质后，可稳定运行4600 h以上，LiFePO₄正极全电池可以在1200次循环中实现长期稳定。该工作为多孔材料催化Li/SPE稳定界面相的形成，制备高性能聚合物固态电解质提供了一种新的思路。

论文链接：

(1) Difunctional MOF for Dendrite-Free All-Solid-State Lithium Metal Batteries by Synergistic Effect of Hydrogen Bond and Electrostatic Interaction：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108221

(2) Porous Polyamine/PEO Composite Solid Electrolyte for High Performance Solid-State Lithium Metal Batteries：https://doi.org/10.1039/d1ta04599g

(3) Difunctional NH₂-Modified MOF Supporting Plentiful Ion Channels and Stable LiF-Rich SEI Construction via Organocatalysis for All-Solid-State Lithium Metal Batteries：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.07.017