高能量锂基电池,尤其是具有二氧化碳固定能力和高能量密度的可充电Li−CO2电池,对电动交通及其他应用具有极大的吸引力。然而,稳定性差、能量效率低以及液态电解质泄漏等问题限制了Li−CO2电池的发展。
研究者开发了一种高导电性和高稳定性的金属有机框架包覆离子液体(IL@MOF)电解质系统,用于准固态Li−CO2电池。得益于具有开放微-介孔的MOF与内部IL的主客体相互作用,优化后的IL@MOF电解质在室温下表现出1.03 mS cm⁻¹的高离子电导率和0.80的高迁移数。该电解质还具有相当宽的稳定电化学窗口(4.71 V,相对于Li⁺/Li)和宽工作温度范围(−60 °C至150 °C)。此外,IL@MOF电解质使锂离子和电子能够在碳纳米管-离子液体(IL@MOF)电解质系统 (CNT-IL@MOF)固态正极中传输,从而在准固态Li−CO2电池中实现了13,978 mAh g⁻¹ (50 mA g⁻¹)的高比容量、441次长循环寿命(500 mA g⁻¹和1000 mAh g⁻¹)以及−60至150 °C的宽工作温度范围。该工作提出的MOF包覆IL电解质系统为开发高能量、高安全性的准固态电池提供了一种新策略。