Desain Molekuler Jaringan Nanokapsul Polimerik Logam-Organik untuk Baterai Litium Solid-state

Abstrak
Elektrolit solid-state (SSE) telah muncul sebagai material berprioritas tinggi untuk memastikan pengoperasian baterai litium solid-state (Li) yang aman. Namun, SSE saat ini masih menghadapi tantangan dalam menyeimbangkan stabilitas dan konduktivitas ionik, yang membatasi aplikasi praktisnya dalam baterai Li solid-state. Di sini, kami melaporkan strategi umum untuk mencapai SSE berkinerja tinggi dengan membangun jaringan nanokapsul logam-organik polimer konduksi Li+ (PolyMONC(Li)) melalui desain molekuler. Dengan struktur sangkar dan ukuran pori yang unik, nanokapsul logam-organik (MONC) dapat mencapai efek pengurungan anion yang sangat baik. Jaringan PolyMONC(Li) dengan jalur konduksi Li+ kontinu berfungsi sebagai elektrolit padat yang menunjukkan konduktivitas ionik tinggi (0,18 mS cm−1 pada 25 °C) dan angka transferensi Li+ tinggi (0,83). Dengan menggabungkan dua keunggulan keseimbangan optimal antara kekuatan mekanis dan konduktivitas Li+ yang sangat baik, PolyMONC(Li) masih dapat menahan pertumbuhan dendrit dan mencegah baterai simetris Li mengalami korsleting bahkan setelah siklus 900 jam. Baterai Li-metal SSE berbasis PolyMONC(Li) mencapai kapasitas spesifik yang lebih tinggi daripada elektrolit polimer umum seperti SSE berbasis polietilena oksida. Selain itu, dengan memanfaatkan pengikat elektroda PolyMONC(Li), baterai Li–O2 solid-state mencapai siklus stabil selama lebih dari 400 siklus. Karya ini memberikan panduan komprehensif untuk mengembangkan padatan berpori dari desain molekul hingga aplikasi praktis.