High-Efficiency Lithium-Ion Transport in a Porous Coordination Chain-Based Hydrogen-Bonded Framework

化学 电化学 电解质 锂(药物) 电化学窗口 多孔性 化学工程 快离子导体 电化学动力学 电极 无机化学 离子电导率 物理化学 有机化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Zongsu Han,Runhao Zhang,Jialong Jiang,Zhonghang Chen,Youxuan Ni,Weiwei Xie,Jun Xu,Zhen Zhou,Jun Chen,Peng Cheng,Wei Shi
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (18): 10149-10158 被引量:54
标识
DOI:10.1021/jacs.3c00647
摘要

Fast and selective Li+ transport in solid plays a key role for the development of high-performance solid-state electrolytes (SSEs) of lithium metal batteries. Porous compounds with tunable Li+ transport pathways are promising SSEs, but the comprehensive performances in terms of Li+ transport kinetics, electrochemical stability window, and interfacial compatibility are difficult to be achieved simultaneously. Herein, we report a porous coordination chain-based hydrogen-bonded framework (NKU-1000) containing arrayed electronegative sites for Li+ transport, exhibiting a superior Li+ conductivity of 1.13 × 10-3 S cm-1, a high Li+ transfer number of 0.87, and a wide electrochemical window of 5.0 V. The assembled solid-state battery with NKU-1000-based SSE shows a high discharge capacity with 94.4% retention after 500 cycles and can work over a wide temperature range without formation of lithium dendrites, which derives from the linear hopping sites that promote a uniformly high-rate Li+ flux and the flexible structure that can buffer the structural variation during Li+ transport.
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