基于两性离子聚合物交织金属有机框架的准固态电解质用于长循环寿命双离子电池：开辟电池技术新路径

为解决双离子电池（DIBs）因溶剂共嵌入和阴离子嵌入时高电压下电解液分解导致的循环稳定性问题，研究人员开展了将金属有机框架（MOFs）与交织两性离子聚合物作为准固态电解质（QSSE）的研究。结果显示该设计提升了离子传输动力学，DIBs 性能显著提高，这为电池技术发展提供新方向。

　　双离子电池（DIBs）有望在充放电过程中，通过在高电压下同时利用阴离子和阳离子来实现高能量密度。然而，其潜力受到短寿命的限制，这主要归因于严重的电解液分解和溶剂共嵌入。在这项研究中，研究人员报告了一种基于金属有机框架（MOF）的准固态电解质，它是通过两性离子聚合物在 MOF 孔隙内原位聚合合成的。这些两性离子聚合物充当了阴离子和阳离子传输的活性位点，同时与 MOF 共同调节溶剂化结构，以增强离子传输动力学。值得注意的是，采用这种准固态电解质的双离子电池展现出了更优异的电池性能。这项工作为双离子电池引入了一种开创性的基于 MOF 的电解质设计，凸显了推进具有超快充电能力和高能量密度的电池技术的潜力。双离子电池在高效储能方面前景广阔，但由于溶剂共嵌入和阴离子嵌入时高电压下电解液分解，其循环稳定性面临挑战。在此，研究人员提出将金属有机框架（MOFs）与交织的两性离子聚合物集成作为准固态电解质（QSSE）。这种设计利用了 MOF 的介孔结构和在孔隙内合成的两性离子聚合物的协同效应，从而增强了离子传输动力学，并削弱了溶剂与离子之间的相互作用。PVIPS@MIL - 101 准固态电解质在 25°C 时离子电导率提高到 0.902 mS cm^?1，并且在相对于 Li/Li⁺约 5.1 V 的电压范围内具有较宽的电化学稳定性。值得一提的是，含有 PVIPS@MIL - 101 准固态电解质的双离子电池在不添加添加剂的情况下，展现出出色的高倍率性能和更长的循环寿命，在 10 C 的充放电倍率下循环 4000 次后，容量保持率仍高达 93.3%，超越了传统电池系统。