改性PVDF-HFP基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究.pdf

文章编号：2096 2983(2024)01 0001 09DOI:10.13258/ki.nmme.20240112001引文格式:程启和，王丰，张宇，等改性 PVDF-HFP 基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究J有色金属材料与工程，2024，45（1）：1-9 DOI：10.13258/ki.nmme.20240112001 CHENG Qihe,WANG Feng,ZHANG Yu,et al Synthesis ofmodifiedPVDF-HFP-basedgelelectrolyteandstudyontheperformanceoflithium-metalbatteriesJNonferrousMetalMaterialsandEngineering,2024,45（1）：1-9改性 PVDF-HFP 基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究程启和1，王丰2，张宇1，郭友敏1（1.安徽大学材料科学与工程学院,合肥 230601；2.合肥国轩高科动力能源有限公司,合肥 230041）摘要：开发高质量的固态电解质，对制造新一代安全稳定的固态锂金属电池具有重要意义。以聚偏氟乙烯六氟丙烯(polyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP)为聚合物基体，引入MOF-808 作为活性填料，采用溶液浇筑法制备了新型凝胶聚合物电解质。优化后的凝胶聚合物电解质在室温下的离子电导率高达 3.21mS/cm，电化学稳定窗口可达 5.0V、具有较高的 Li迁移数(0.63)、与锂金属具有良好的界面相容性。组装的磷酸铁锂全电池在 0.5C 倍率下循环 250 次，容量保持率为 86.7%。高性能凝胶聚合物电解质对提升锂金属电池的循环稳定性与安全性具有重要的应用价值。关键词：锂金属电池；凝胶聚合物电解质；金属有机框架材料；PVDF-HFP中图分类号：O646；TG146.2文献标志码：ASynthesis of modified PVDF-HFP-based gel electrolyte andstudy on the performance of lithium-metal batteriesCHENG Qihe1，WANG Feng2，ZHANG Yu1，GUO Youmin1(1.SchoolofMaterialsScienceandTechnology,AnhuiUniversity,Hefei230601,China;2.HefeiGotionHigh-techPowerEnergyCo.,Ltd.,Hefei230041,China)Abstract:Developinghigh-qualitysolid-stateelectrolytesisofgreatsignificanceformanufacturinganewgenerationofsafeandstablesolid-statelithiummetalbatteries.Anovelgelpolymerelectrolytewaspreparedbyasolutioncastingmethodusingpolyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene(PVDF-HFP)as the polymer matrix and incorporating MOF-808 as the active filler.The optimized gel polymerelectrolyteshowedanionicconductivityupto3.21mS/cmatroomtemperature,anelectrochemicalstabilitywindowof5.0V,ahighLi+migrationnumber(0.63),andgoodinterfacialcompatibilitywithlithiummetal.Theassembledlithiumironphosphatefullbatteryhasacapacityretentionrateof86.7%有色金属材料与工程第45卷第1期NONFERROUSMETALMATERIALSANDENGINEERINGVol.45No.12024收稿日期：20240112基金项目：安徽省自然科学基金资助项目（2008085ME134）第一作者：程启和（1997），男，硕士研究生。研究方向：固态锂金属电池。E-mail：通信作者：郭友敏（1984），女，教授。研究方向：能源高效转化与储存。E-mail：after 250 cycles under a rate of 0.5 C.High-performance gel polymer electrolyte has importantapplicationvalueforimprovingthecyclestabilityandsafetyoflithiummetalbatteries.Keywords:lithium metal battery;gel polymer electrolyte;metal-organic framework material;PVDF-HFP锂金属电池因其卓越的能量密度和高充电效率被普遍认为是新一代能量存储设备的理想选择1-2。在全球能源转型与电动汽车快速发展的背景下，锂电池以其高性能表现成为不可或缺的关键组件3-4。同时，锂金属电池所面临的安全挑战也日益突出。传统的电解液可能导致泄露、热失控、火灾、爆炸等安全问题5-6。此外，锂金属负极的枝晶生长现象也是制约电池循环稳定性和续航能力的关键技术难题7-8。固态电解质因具有高机械强度和离子导电性等优势，有望可以解决上述问题9。与传统电解液相比，固态电解质在改善电池使用环境和提高体积能量密度方面也作出了优异贡献10。固态电解质可能逐步取代传统液态电解液，成为商用高性能锂金属电池的优异组件11。一般来说，固态电解质可分为两大类：无机固态电解质和聚合物固态电解质。无机固态电解质通常具有优异的热力学稳定性、宽的电化学窗口、高的离子电导率12。然而，无机固态电解质存在空气不稳定性和界面电阻大等问题，使其难以实现商业化。聚合物固态电解质虽具有优异的柔韧性和良好的界面相容性，但较低的离子电导率限制了其实际应用13。凝胶聚合物电解质（gelpolymerelectrolytes,GPEs）是聚合物固态电解质的一种14，它是由液态电解液和聚合物基质结合而形成的介于液体和固体之间的中间状态，既有液态电解液离子电导率高的特点，又有固态电解质安全性高的优点，成为当今研究的热点15-17。目前，研究较多且性能较好的凝胶聚合物体系有：聚环氧乙烷（polyethyleneoxide,PEO）、聚氯乙烯（polyvinylchloride,PVC）、聚偏氟乙烯六氟丙烯（polyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP）、聚甲基丙烯酸甲酯（poly-methylmetha-crylate,PMMA）18。在上述聚合物基体中，PVDF-HFP 因其良好的热稳定性、较高的介电常数和机械强度而备受关注。Wang 等19借助静电纺丝技术制备了以LLZTO（Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12）为填料的PVDF-HFP 基新型 GPEs，在室温下离子电导率可达 9.44104S/cm，离子迁移数为 0.66。然而，提升 PVDF-HFP 凝胶电解质的离子电导率仍是现阶段研究的重点，特别是在寻求维持或加强其内在优点的同时进一步优化其导电性和离子迁移效率。在此基础上，具有三维多孔结构的金属有机框架（metal-organicframeworks，MOF）材料因其独特的物理化学特性展现出改善 PVDF-HFP 基凝胶电解质性能的巨大潜力20。首先，其高比表面积能够促进 MOFs 与 GPEs 中其他组分的充分接触，降低界面电阻；其次，MOFs 的不饱和配位金属点可以和阴离子配位，与聚合物链共同作用，促进锂盐的解离，增加 Li迁移数和电导率；最后，其特有的孔道结构能够提供额外的 Li迁移路径，并且能够促进充放电过程中 Li的均匀沉积，减少枝晶的生长21-23。Lei 等22将 ZIF-8 纳米颗粒和双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）粉末的乙腈分散溶液加入到 PEO 胶体中，制备了复合电解质膜。由于 ZIF-8 活性填料的作用，使得合成的复合固体聚合物电解质膜的离子电导率为 2.2105S/cm，比纯的 PEO 聚合物电解质高了一个数量级。因此，本工作引入 MOF-808 这一特定的 MOF 材料，采用溶液浇注法制备了以 PVDF-HFP 为 主 相 的 GPEs，重 点 研 究 MOFs 含 量 对GPEs 离子传导率、电化学稳定性、锂金属电池循环性能的影响。1 实验方法 1.1 化学试剂八水氧氯化锆（ZrOCl28H2O，质量分数 98%）、PVDF-HFP、1,3,5-二甲基羧酸（H3BTC）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF，质量分数 99.5%）、甲酸、甲醇、炭黑、磷酸铁锂（LiFePO4，LFP）和N-甲基-2-吡咯烷酮（N-methyl-2-pyrrolidone，NMP）。所有化学品均为纯试剂等级购买，无需进一步纯化即可使用。1.2 MOF-808 纳米颗粒的制备本文采用开放体系动态溶剂热法制备 MOF-808 纳米颗粒（以下简称 MOF-808），取 ZrOCl22有色金属材料与工程2024年第45卷8H2O（3.85g，12mmol）和 H3BTC（0.84g，4mmol）放入带有回流装置的 500mL 圆底烧瓶中，再加入180mL 的 DMF。将所得混合物超声处理 10min，然后加入 180mL 甲酸，继续超声 5min。随后将混合溶液置于油浴中在 130 以 400r/min 的搅拌速度反应 20h。反应结束后将混合物冷却至室温，离心收集固体产物。产物依次通过 DMF 和甲醇洗涤，洗涤方法为：先在 DMF 中浸泡 3d，每天更换 3 次新鲜 DMF，随后置于甲醇中浸泡 3d，每天更换 3 次新鲜甲醇。洗涤后的样品在 80 下真空干燥 24h 得到 MOF-808。1.3 凝胶电解质的制备本文采用溶液浇铸法制备 GPEs 膜，取一定比例的 PVDF-HFP 和 MOF-808 在适量的 DMF 中混合，并在 60 条件下磁力搅拌 6h，将所得到混合浆料浇铸于玻璃板上并置于 25 的真空环境下 1h用来排出气泡，最后将湿膜在 80 下真空干燥 24h以去除 DMF 溶剂。随后将所得的多孔膜（PVDF-HFP+x%MOF-808，其中 x=0，5，10，20，%为质量分数）裁成直径为 16mm 的圆片，转移到充满氩气的手套箱中储存。将多孔膜浸渍于商用电解液中，充分吸收电解液后得到 PVDF-HFP 基凝胶电解质。1.4 LFP 正极片的制备本工作选用 LFP 作为正极材料来组装固态锂金属电池（solid-statelithiummetalbattery,SLMBs）。在 NMP 中将 LFP、Super-P 和 PVDF 按 811 的比例混合制备电极浆液。然后将浆料涂覆在碳涂层的铝箔上，并在 120 条件下真空干燥 12h 以去除 NMP24。使用裁片机进行裁片（直径 12mm），极片的面积为 1.13cm2，每片极片的活性物质负载量约为 3mg/cm2。1.5 材料表征与测试方法采 用 扫 描 电 子 显 微 镜（scanning electronmicroscope,SEM）和相应的能谱仪（energydispersivespectrometer，EDS）对 MOF-808 的 形 态 特 征 和GPEs 的表面及元素信息进行表征；MOF-808 及GPEs 的 晶 相 结 构 采 用 射 线 衍 射 仪（X-raydiffractometer，XRD）进行分析，测量前将适量样品置于玻璃基底上按压平整，角度范围 2=5o50o，扫描速度为 2（o）/min；采用全自动物理吸附仪通过N2吸脱附测定样品的比表面积（brunaueremmettteller，BET）和孔径结构，样品先于 120 下真空干燥 6h，再进行 N2吸脱附实验。使用电化学工作站进行交流阻抗测试，频率范围为 0.11105Hz，正弦波的振幅为 5mV。采用电化学阻抗谱（electrochemicalimpedancespectroscopy，EIS）计算 GPEs 的离子电导率 为：=dRS（1）式中：d 为 GPEs 膜的厚度；S 为有效面积；R 为体电阻。Li+组装 Li/GPE-x/Li 电池采用电化学工作站进行直流极化和交流阻抗测试，利用式（1）计算出GPEs 的锂离子迁移数：Li+=Is(V I0R0)I0(V IsRs)（2）式中：I0和 Is分别为通过 Li/GPE-x/Li 电池的初始和稳定电流；R0和 Rs分别为 SCE 和锂金属电极之间的初始电阻和稳定电阻。扣式电池是使用 LFP、GPEs 和金属锂组装的。所 有 电 池 均 在 室 温 下 进 行 检 测。利 用 LANDCT2001A 电池测试系统研究了组装后的 SLMB 的充放电特性。对于 Li/LFP 电池，电势范围设置为2.54.2V（1C=170mA/g）。为了进一步探索 GPE-10 与 Li 的兼容性，在 LANDCT2001A 电池测试系统中，以 0.1mA/cm2的电流密度（充放电时间之和为 1h）进行 Li/GPE-x/Li 电池的锂剥离/电镀实验。2 结果分析 2.1 物理与化学性质众 所 周 知，MOF-808 是 Furukawa 课 题 组 在2014 年以均苯三甲酸（H3BTC）为有机配体、氧氯化锆为金属源合成出来的一种新型的 Zr 基 MOF 材料25。MOF-808 的次级结构单元（SBU）为 Zr6O4（OH）4（-CO2）6（HCOO）6，每个 SBU 与 6 个 BTC 单元配位形成八面体结构的三维多孔框架26。图 1（a）是开放体系中动态溶剂热法合成的 MOF-808 的XRD 谱图。由图 1（a）可见，所合成的样品在 2 为8.3o、8.7o处出现尖锐的衍射峰，这分别对应于晶面指 数（311）和（222）。这 与 模 拟 MOF-808 标 准XRD 谱图相吻合，表明所合成的 MOF-808 具有高的结晶度，从而确认了 MOF-808 晶体的生成27。SEM 观察结果研究表明（图 1b），所制备的 MOF-808 呈现尺寸均一、结构规整的正八面体纳米晶形态，其粒径尺寸约为 1m。这与文献 26 报道的晶化釜中合成的 MOF-808 尺寸一致。图 1（c）及图 1（d）第1期程启和，等：改性 PVDF-HFP 基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究3是所合成的 MOF-808 的 N2吸附脱附曲线图和孔径分布及晶胞结构图。由图 1（c）可知，其 N2吸附曲线和脱附曲线几乎完全重合，并未形成回滞环，这说明样品中几乎没有中孔和堆积孔。所合成的样品的比表面积为 1584.5m2/g，平均孔径为 1.71nm，见图 1（d）。此外，如图 2（a）所示，经过电解液浸渍活化的 MOF-808 的比表面积降至 1317.4m2/g，明显低于原始状态的。当孔径为 1.71nm时，原始 MOF-808 的最大孔径容积为 0.29cm3/g，而活化后的孔容降低至 0.24cm3/g（图 2b）。这表明，MOF-808 具有2/()模拟的 MOF-808合成的 MOF-808(311)(222)1020304050MOF-808 吸附曲线MOF-808 脱附曲线000.20.40.60.81.0100200300400500600孔径宽度/nm(d)MOF-808 的孔径分布及晶胞结构图1.71 nm02460.20.10.3强度(a)MOF-808 的 XRD 谱图相对压力/(P/P0)(c)MOF-808 的 N2 吸附脱附曲线(b)MOF-808 的 SEM 图1 um吸附量/(cm3g1)孔容增量/(cm3g1)图 1 MOF-808 的表征和性能Fig.1 Characterizations and properties of MOF-808MOF-808 吸附曲线MOF-808 脱附曲线MOF-808 吸附曲线(活化后)MOF-808 脱附曲线(活化后)000.20.40.60.81.0100200300400500600700孔径宽度/nm0.294 cm3/g0.243 cm3/gMOF-808MOF-808(活化后)002345760.050.100.150.200.250.30孔容增量/(cm3g1)吸附量/(cm3g 1)相对压力/(P/P0)(b)MOP-808 的 N2 孔径分布图(a)活化前后 MOP-808 的 N2 吸附-脱附曲线图 2 MOF-808 活化前后的吸附脱附曲线和孔径分布Fig.2 Adsorption-desorption curves and pore size distributions of MOF-808 before and after activation4有色金属材料与工程2024年第45卷较大的孔径和高的孔容，有助于离子的快速进入，从而促进锂盐的解离。图 3 为所制备的 GPE-x 样品的 XRD 谱图。对于 GPE-0 样品而言，其位于 19.9o的衍射峰对应PVDF-HFP 中的（-VDF）单元，这表明 MOF-808 的混合并未破环其化学结构。同时，随着 MOF-808 含量的增加，聚合物的特征峰强度有所降低，这说明MOF-808 的加入降低了 PVDF-HFP 的结晶程度。图 4（a）为 GPE-x 样品的 SEM 图。由图 4（a）可以看出，电解质膜整体呈现多孔结构，且孔的数量随着 MOF-808 含量的增加而增多。这种多孔结构有助于提高 GPE 吸收电解液的能力。然而，随着MOF-808 含量的增加，聚合物中 MOFs 的团聚现象愈发明显，其中 GPE-20 的团聚最为严重。这种电解质中纳米颗粒的团聚会导致体电阻的增加，进而降低其离子电导率。此外，通过 EDS 分析结果（图 4b）可以发现，所有元素（Zr、F、O、C）在 GPE-10 表面分布均匀，表明 MOF-808 在聚合物中实现了均匀分布。2.2 电化学性质图 5（a）为 GPE-x 凝胶固态聚合物电解质在室温下的 Nyquist 图。由图 5（a）可以看出，GPE-10 的2/()MOF-808GPE-0GPE-5GPE-10GPE-201020304050强度x图 3 MOF-808 和 GPE-的 XRD 谱图xFig.3 XRD patterns of MOF-808 and GPE-CPE-0100 umCPE-5100 umCPE-10100 umCPE-20CFOZr100 um(b)GPE-10 电解质膜的 EDS 分析结果(a)GPE-x 表面的SEM图x图 4 GPE-电解质膜表面的 SEM 图和 EDS 分析结果xFig.4 SEM images and EDS analysis results of GPE-electrolyte film surfacesZ/Z/GPE-0 (9.83)GPE-5 (4.22)GPE-10(3.10)GPE-20(6.69)00510155101520251.012.363.211.4900510201234(a)GPE-x的EIS图GPE-x(b)GPE-x 的离子电导率分布/(mScm1)x图 5 GPE-的 EIS 图及离子电导率分布xFig.5 EIS plots and ionic conductivity distributions of GPE-第1期程启和，等：改性 PVDF-HFP 基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究5体阻抗最低，仅为 3.10。根据式（1）计算了 GPE-x 对应的离子电导率，如图 5（b）所示。结果表明，随着 MOF-808 的加入，凝胶电解质的离子电导率逐渐增大；其中，GPE-10 的离子电导率为 3.21mS/cm，是 GPE-0 的 3 倍多。而 GPE-20 离子的电导率降低的原因为 MOF-808 含量偏多，MOF-808 在聚合物中容易发生团聚，进而导致整体电阻增大，这与SEM 的观察结果一致。Li+Li+宽 的 电 化 学 窗 口 是 开 发 高 性 能 锂 电 池 中GPE 的关键因素之一28。图 6 为 GPE-x（x=0，5，10）的线性扫描伏安（linearsweepvoltammetry,LSV）曲线。可以看出，GPE-10 具有 5.0V（相对于 Li/Li+）的宽电化学窗口，均优于 GPE-0（约 4.5V）和 GPE-5（约 4.8V）的。这表明 GPE-10 具有更优异的极化耐受性和更好的对锂金属的电化学稳定性，以及其在高电势锂电池中的大的应用前景。此外，作为GPEs 的一个关键因素，可以用来反映 Li+的迁移能力29。越高，表明 GPEs 中有更多的游离态 Li+和Li+固定阴离子，它们将缓解 SLMB 中的极化效应，增强循环稳定性。根据图 7 所示的交流阻抗和直流极化（DC）计算可知，GPE-10 的 数约为 0.63，高于GPE-0（0.33），可适用于实用的 SLMB。此外，如表 1所 示，GPE-10 的 电 化 学 性 能 与 已 报 道 的 众 多MOFs 基凝胶电解质相比，有着独特的优势，也证明电势/V电流/mA203GPE-10 5.0 VGPE-5 4.8 VGPE-0 4.5 V4560.20.40.6x图 6 GPE-的 LSV 曲线xFig.6 LSV curves of GPE-时间/s电流/A(a)Li/DPE-0/Li 电池的极化曲线00.52 0004 0006 000I0=1.06 AIs=0.34 A8 00010 0001.01.52.02.53.0Z/Z/(b)Li/DPE-0/Li 电池极化前后的 EIS 图3000400600500700800极化前 R0=400 极化后 R0=230 9001 1001 00050100150200时间/s电流/A(c)Li/DPE-10/Li 电池的极化曲线00.52 0004 0006 000V=5 mvI0=0.84 AIs=0.54 A8 00010 0001.01.52.02.53.0Z/Z/(d)Li/DPE-10/Li 电池极化前后的 EIS 图20004006008001 000极化前 R0=440 极化后 R0=680 1 4001 20050100150200250V=5 mV图 7 GPE-0 和 GPE-10 电解质的极化曲线和 EIS 图Fig.7 Polarization curves and EIS plots of GPE-0 and GPE-10 electrolytes6有色金属材料与工程2024年第45卷了其在固态锂金属电池中的应用前景。结合上述讨论，我们认为 GPE-10 电化学性能的提升主要归因于以下 3 点：（1）聚合物基体的结晶度明显降低（XRD 测试结果），导致电解质中的非晶区部分增加。由于HFP 基团在非晶区具有强电负性，这促进了 Li+在无序部分内的迁移；（2）MOF-808 上的不饱和开放金属位点和聚合物链的共同作用，加速了锂盐的解离，从而释放出更多的游离态 Li+；（3）MOF材料特有的孔道结构为 Li+迁移提供了高速且有序的通道，有助于 Li+的快速转移30。2.3 电池性能实验组装了以 LFP 为阴极的 GPE-10 基固态锂金属电池，并对其在室温下进行不同倍率的长循环性能测试。如图 8（a）和图 8（b）所示，采用 Li/GPE-10/LFP 结构的 SLMB 在 0.1C 的倍率下，初始放电比容量高达 158.3mAh/g。并在前 50 次循环中，其表 1 凝胶电解质的电化学性能Tab.1 Electrochemical properties of the gel electrolytes凝胶电解质离子电导率S/cm电化学窗口（相对于Li/Li+）Li迁移数文献ZIF-90PDA2.981045.0V0.4331HKUSTPIN-IL-Li2.981045.1V0.3732MGPL-121.301035.0V0.6433NH2-UiO-66BC1.001034.9V0.8234GPE-ZIF8-Al2O32.251035.0V0.7435GPE-103.211035.0V0.63此工作(a)Li/GPE-10/LEP 在 0.1 C 倍率下的恒流充放电曲线2.4电势/V0204060801 st2 nd3 rd5 th50 th10 th25 th1001201401602.62.83.03.23.43.63.84.04.2(c)Li/GPE-10/LEP 在 0.5 C 倍率下的恒流充放电曲线2.4电势/V02040608025 th150 th50 th100 th200 th1 st5 th10 th1001201401602.62.83.03.23.43.63.84.04.2循环次数(b)Li/GPE-10/LEP 在 0.1 C 倍率下的循环效率曲线120电势/V库伦效率/%025Li|GPE-10|LFP50140160180200100806040200循环次数(d)Li/GPE-10/LEP 在 0.5 C 倍率下的循环效率曲线0库伦效率/%01002502001505010050200150250300100500比容量/(mAhg1)比容量/(mAhg1)比容量/(mAg1)250 th倍率：0.1 C倍率：0.1 C Li|GPE-10|LFP图 8 Li/GPE-10/LFP 电池在不同倍率下的长循环性能Fig.8 Long-cycle performances of Li/GPE-10/LFP battery under different magnification rates第1期程启和，等：改性 PVDF-HFP 基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究7容量保持率为 102.8%（其中，第 50 次循环的放电比容量为 162.8mAh/g）。如图 8（c）和图 8（d）所示，在0.5C 的倍率下，该电池在电势范围 2.54.2V 内循环，经过 250 次循环后（141.8mAh/g，122.9mAh/g），其容量保持率仍高达 86.7%。并且，在整个实验过程中，电池的库伦效率始终高于 98.0%，这表明电池在循环过程中，电池的锂阳极上形成了更稳定的SEI 层，从而确保了电池界面的相对稳定性36。为了进一步评估凝胶电解质与锂金属的界面问题和其抑制枝晶生长的能力，实验组装了以锂金属为阳极的对称电池，并进行了恒电流充放电测试。该测试的充放电时间各为 0.5h，电流密度为0.1mA/cm。如图 9 所示，使用 GPE-10 的对称电池表现出卓越的循环稳定性。在循环长达 750h 后，仅出现轻微的极化电势缓慢增大现象。这一优异的性能持续至 1000h。这主要得益于均匀分散的MOF-808 能够有效捕获和吸附阴离子，促进形成均匀的 Li+通量。这不仅减少了 Li+在电极/电解质界面上的沉积，降低了界面过电势，而且显著改善了电极和电解质之间的兼容性。时间/h00.302004006008001 0000.1500.15030电势/V图 9 Li/GPE-10/Li 电池在 0.1 mA/cm2电流密度下的充放电循环曲线Fig.9 Charge-discharge cycle curves of the Li/GPE-10/Libattery under a current density of 0.1 mA/cm2 3 结论本 工 作 采 用 溶 液 浇 铸 法 制 备 了 以 PVDF-HFP 为主相的 GPEs，研究了 MOF-808 作为活性填料对 GPEs 离子电导率、界面稳定性以及对 LFP 固态电池循环及倍率性能的影响。研究结果表明，当加入质量分数为 10%的 MOF-808 时，凝胶电解质具有最佳的离子电导率（3.21mS/cm）、更宽的电化学窗口（5.0V）、更高的 Li迁移数（0.63）、良好的界面相容性、出色的抑制锂枝晶成核和生长的能力。基于 GPE-10 的锂对称电池具有较低且稳定的极化电势，循环寿命超过 1000h。而相应的 SLMB 在0.5C 倍率下循环 250 次后，仍保持 86.7%的高容量保持率。本研究突出了 MOFs 填料在 GPEs 中的有效性和重要性，为开发高性能、高安全性的 GPEs 提供了一种简单且新颖的策略。参考文献：ARMAND M,TARASCON J M.Building 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