MOFs基固态电解质具有离子电导率高、机械强度高、电化学性质稳定、热稳定性好、与电极接触界面好等优点,是一种拥有巨大发展潜力的固态电解质材料。MOFs基固态电解质可以采用水热合成法、流延法、原位聚合法、溶液浸渍法等工艺进行制备。
锂离子电池以及钠离子电池、钾离子电池通常采用液态电解质,存在泄露、易燃易爆等安全风险。固态电解质能量密度高、热稳定性高、无泄露风险、安全性高,成为研究热点。简单来看,固态电解质包括无机固态电解质与有机固态电解质两大类,前者脆性大、加工难度大,后者机械强度低、电导率低,因此新型固态电解质开发受到关注。
中国是全球最大的锂离子电池产销国,2024年,我国锂离子电池出货量较2023年增长30%以上,全年出货量超过1200GWh。采用固态电解质替代液态电解质可有效抑制锂枝晶生长,MOFs基固态电解质在锂离子电池领域发展空间大。同时,为降低锂资源供应紧张对电池行业的影响,新型电池还在不断开发问世,例如钠离子电池,MOFs基固态电解质在这些新型电池研制领域同样拥有发展空间。
我国政府对MOFs基固态电解质行业发展重视度高。2024年8月,工信部关于发布国家重点研发计划“高性能制造技术与重大装备”等16个重点专项2024年度项目申报指南的通知中,将MOFs基智能固体电解质材料及全固态薄膜钾电池列入。
新思界
行业分析人士表示,我国MOFs基固态电解质相关科研机构以及研究成果正在增多,例如:暨南大学与美国阿贡国家实验室合作,设计了一种名为MOF-OTf的富氟金属有机框架(MOF)材料,作为类固态电解质(SLE)的多孔主体,开发出高性能锂金属电池;内蒙古大学在《Advanced Materials》期刊上发表研究成果,合成了具有多级孔结构的MOF主体材料并复合埃洛石纳米管,具有优异的电化学性能,可用于高性能固态锂离子电池。