MOFs基固態電解質具有離子電導率高、機械強度高、電化學性質穩定、熱穩定性好、與電極接觸界面好等優點,是一種擁有巨大發展潛力的固態電解質材料。MOFs基固態電解質可以采用水熱合成法、流延法、原位聚合法、溶液浸漬法等工藝進行制備。
鋰離子電池以及鈉離子電池、鉀離子電池通常采用液態電解質,存在泄露、易燃易爆等安全風險。固態電解質能量密度高、熱穩定性高、無泄露風險、安全性高,成為研究熱點。簡單來看,固態電解質包括無機固態電解質與有機固態電解質兩大類,前者脆性大、加工難度大,后者機械強度低、電導率低,因此新型固態電解質開發受到關注。
中國是全球最大的鋰離子電池產銷國,2024年,我國鋰離子電池出貨量較2023年增長30%以上,全年出貨量超過1200GWh。采用固態電解質替代液態電解質可有效抑制鋰枝晶生長,MOFs基固態電解質在鋰離子電池領域發展空間大。同時,為降低鋰資源供應緊張對電池行業的影響,新型電池還在不斷開發問世,例如鈉離子電池,MOFs基固態電解質在這些新型電池研制領域同樣擁有發展空間。
我國政府對MOFs基固態電解質行業發展重視度高。2024年8月,工信部關于發布國家重點研發計劃“高性能制造技術與重大裝備”等16個重點專項2024年度項目申報指南的通知中,將MOFs基智能固體電解質材料及全固態薄膜鉀電池列入。
新思界
行業分析人士表示,我國MOFs基固態電解質相關科研機構以及研究成果正在增多,例如:暨南大學與美國阿貢國家實驗室合作,設計了一種名為MOF-OTf的富氟金屬有機框架(MOF)材料,作為類固態電解質(SLE)的多孔主體,開發出高性能鋰金屬電池;內蒙古大學在《Advanced Materials》期刊上發表研究成果,合成了具有多級孔結構的MOF主體材料并復合埃洛石納米管,具有優異的電化學性能,可用于高性能固態鋰離子電池。