中國粉體網訊 作為固態鋰電的核心部件，固態電解質（SSE）的發展受到科研界和工業界的極大關注。開發具有優異鋰離子電導率和長期運行穩定性的SSE是實現此類電池的關鍵。與無機固態電解質相比，有機固態電解質由于其柔性好、易加工、與電極間相容性好等優點而備受關注。然而，機械強度差，熱穩定性不足，以及室溫下離子電導率低等缺點嚴重限制了有機固態電解質的進一步商業可行性。對此，開發新型復合固態/準固態電解質被認為是有望結合多種材料優勢以提高電池安全性和電化學性能的有效策略。
金屬有機框架（MOF）材料具有規則的孔徑，較大的比表面積，為離子傳輸提供了快速的通道和大量的反應位點，研究表明，將MOFs應用于SSEs中具有改善固態電解質各方面關鍵性能的巨大潛力，包括提高離子導電性、增強機械強度、優化熱穩定性和電化學穩定性以及改善界面接觸。
目前MOF基固態電解質主要分為Neat MOFs、Anions MOFs、IL@MOFs、MOFs/polymer和MOFs/multi-component五種類型。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。
MSSEs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。
MOFs在固態電解質體系中的應用，包括作為離子導體的MOFs、作為離子運輸載體的MOFs和作為添加填料的MOFs。其中，MOFs作為聚合物體系和多組分體系的填料時，可以有效地增加解離金屬鹽與聚合物的節段遷移率。移動離子和遷移途徑的增強有助于離子電導率的增加。
但基于MOF基固態電解質的電池仍處于初步研發階段，技術的成熟度仍不足以滿足量產的需求，用于交通電站大規模儲能的成本還有待進一步降低。因此，仍有一些主要的挑戰需要克服。
針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于2024年9月5-6日在常州舉辦第六屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，共同推動行業發展。屆時，來自福州大學的鄭云教授將作題為《MOF基柔性復合固態電解質的構筑及電化學行為研究》。
在本次報告中，鄭云教授主要聚焦于柔性復合固態/準固態電解質的開發及其在鋰金屬電池中的應用研究，具體包括固態/準固態電解質膜的設計與構建，復合固態電解質內部界面的精準調控，以及復合固態電解質與鋰金屬穩定界面的構建與調控。所提出的一系列柔性準固態電解質為高性能固態鋰金屬電池的設計提供了有效解決方案，為儲能和轉換領域的材料和結構發展提供了新的設計思路。
專家簡介：
鄭云，教授，博導，福建省“閩江學者”特聘教授，目前就職于福州大學材料科學與工程學院、新能源材料與工程研究院。2019年博士畢業于清華大學核能與新能源技術研究院，隨后加入加拿大滑鐵盧大學化學工程系從事三年多的博士后研究，2023年正式入職福州大學。鄭云博士長期從事固態能源材料表界面的離子遷移與轉化方面的工作，具體涉及固態鋰金屬電池（Li+）和固體燃料電池/電解池（O2-, H+）。目前已發表SCI論文70多篇，其中以第一作者身份（含共同）在Chem. Soc. Rev., Joule, Adv. Mater., PNAS, Adv. Energy Mater., Adv. Sci., Small, Electrochem. Energ. Rev., Nano Energy等期刊發表論文30多篇，撰寫“Carbon dioxide reduction through advanced conversion and utilization technologies (CRC Press, 共16章)”等學術專著2本，申請/授權專利6項，主持/參與國家級科研項目多項。
參考來源：
1.eTran交通電動化《固態電池專題 | 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電解質技術》
2.楊曉宇《MOF改性復合固態電解質膜制備及性能研究》
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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