MOF 고체 전해질 이온 전도 및 계면 안정화

고분자 고체 전해질은 이온 전도도와 계면 안정성 간의 근본적인 상충 관계에 직면해 있습니다. 특히 가소제인 석시노니트릴(SN)을 첨가할 경우, SN은 Li+ 배위 환경을 조절하고 Li+ 수송을 촉진하여 전도도를 높이지만, SN의 통제되지 않은 확산 및 전기화학적 분해는 리튬 금속 양극 계면의 안정성을 저해합니다. 본 연구는 계층적 철 기반 금속-유기 골격체(MOF) 구조 내에 배위 공학 기반 이온 고속도로를 구축하여 이 문제를 해결합니다. Fe3+-시아노(CN-) 배위 결합을 분자 앵커로 설계하여 SN을 MOF 나노기공 내에 영구적으로 고정하고, 동시에 MOF 고정 SN, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), TFSI- 음이온 간의 Li+ 경쟁 배위를 조절합니다. 이 이중 조절 전략은 연속적인 3D Li+ 수송 경로를 구축하고 기생 반응을 억제하여, 상온에서 1.16 mS cm-1의 높은 이온 전도도, 0.80의 높은 Li+ 전달 수, 5.2 V의 확장된 전기화학적 안정성 창을 달성했습니다. 대칭 셀에서 1600시간 동안 수지상 없는 Li 도금/탈착이 가능했으며, LiFePO4(LFP) 전지에서는 1200 사이클 후 초기 용량의 85.6%를 유지했습니다. 다중 스케일 특성화 및 모델링을 통해 Fe3+-CN "분자 잠금"이 SN 분해를 억제하고, 최적화된 Li+ 플럭스 균질화가 수지상 성장을 억제하는 무기물 풍부 계면 형성을 촉진함을 밝혀냈습니다. 본 연구는 고체 배터리에서 이온 전도와 계면 분해를 분리하는 다용도 전략을 제공합니다.