在確定最佳電池化學(xué)成分的激烈全球競(jìng)爭(zhēng)中，鋰氧電池引起了人們的興趣，因?yàn)閾?jù)報(bào)道，它可能提供比鋰離子設(shè)備高出10倍的能量密度。

然而，儲(chǔ)能技術(shù)的要求仍然受到破壞，因?yàn)椴环€(wěn)定分子重新結(jié)合成異質(zhì)和不穩(wěn)定粒子，導(dǎo)致設(shè)備降解，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)高級(jí)研究院(KAIST)材料科學(xué)與工程系的JeungKuKang等研究小組著手解決這個(gè)問(wèn)題。摘要自生產(chǎn)和穩(wěn)定的高加載Sub-Nanometric粒子在Multishell空心有機(jī)框架及其利用率在鋰-O2高性能電池,發(fā)表在先進(jìn)的科學(xué),研究人員解釋他們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)Sub-Nanometric粒子(snp)的有機(jī)框架內(nèi)的原子簇大小改善大質(zhì)量載荷作用下的穩(wěn)定性。

單核苷酸多態(tài)性通過(guò)其不飽和表面鍵背面的團(tuán)聚穩(wěn)定化以前只有在低質(zhì)量載荷下才可行，在低質(zhì)量載荷下它們的碰撞頻率可以控制。有機(jī)金屬化合物的熱解導(dǎo)致了非均相snp的形成。

研究人員證明，通過(guò)水可分解和水穩(wěn)定金屬有機(jī)框架(MOFs)的交替，外殼被嵌入多層MOF中，然后分離的水分子通過(guò)水穩(wěn)定金屬有機(jī)框架的疏水納米層進(jìn)行篩選。可控的氫鍵親和性使多殼空心MOFs的產(chǎn)生具有更高的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。研究人員說(shuō)，具有多達(dá)5個(gè)殼層的MOF的特性導(dǎo)致其較高的電化學(xué)性能，包括高容量和低過(guò)電勢(shì)的鋰-O2電池。

Kang表示：“同時(shí)在MOFs中產(chǎn)生和穩(wěn)定原子級(jí)電催化劑可以根據(jù)金屬和有機(jī)連接劑的多種組合使材料多樣化，它不僅可以擴(kuò)展電催化劑的發(fā)展，還可以擴(kuò)展各種研究領(lǐng)域，如光催化劑、醫(yī)藥、環(huán)境和石化。”

KAIST小組發(fā)現(xiàn)，在電池應(yīng)用中，當(dāng)MOFs被分離水分子處理后，它們與鈷離子反應(yīng)形成雙核氫氧化鈷。它也可能穩(wěn)定的鈷氫氧化物在原子水平內(nèi)的亞納米孔。這樣做可以使電池的過(guò)電位降低63.9%，從而使設(shè)備的使用壽命延長(zhǎng)了十倍。

據(jù)小組分析，由于其高能量密度，鋰氧裝置可以給電動(dòng)汽車(chē)電池帶來(lái)真正的改進(jìn)，但需要進(jìn)一步的研究才能將其推向市場(chǎng)。