北京理工大学研发新型固态钾离子电池电解质，为新能源电池技术注入新动力

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北京理工大学研发新型固态钾离子电池电解质，为新能源电池技术注入新动力

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https://www.xjishu.com/zhuanli/27/202410114262.html

随着全球能源危机的加剧，新能源电池技术的研发成为各国竞相角逐的焦点。在众多新型电池技术中，钾离子电池因其资源丰富、环境友好等优势而备受关注。近日，北京理工大学研究团队在钾离子电池领域取得重要突破，成功研发出一种新型固态钾离子电池复合聚合物电解质，为新能源电池技术的发展注入了新的活力。

背景技术

随着全球化进程的不断推进，全球石油、煤炭及天然气等不可再生能源的持续消耗，不久的将来人类很有可能不可避免的面临能源枯竭和环境破坏。新能源的开发迫在眉睫，21世纪以来，锂离子电池已经成为我们生活的一部分，但是，锂资源的短缺和地理分布不均匀，导致其成本不断攀升，很难在经济上继续与其它储能设备竞争。近年来，钠离子、钾离子、镁离子等新型二次电池由于与锂离子电池具有相似的电化学原理而受到广泛关注。其中，钾离子电池具有资源丰富、环境友好，标准电势低等突出优势而备受研究者青睐。

有机化合物较低的价格、环境友好和可再生等优点，其被认为是发展高能量密度钾离子电池的潜在正极材料。而且在众多的正极材料中，有机材料是通过范德华力进行组装而成的，具有较大的层间距，这使得有机化合物十分有潜力嵌入尺寸较大的金属离子。

目前钾离子电池中，主要采用液态电解质。非水系液态电解质主要是由有机溶剂和钾盐组成，有机溶剂虽然离子电导能力强，但其易挥发和易燃，导致电池在使用过程中存在易着火和爆炸等安全隐患。因此，有必要开发制备一种新型复合固态电解质构建新型钾离子固态电池。

技术实现思路

针对上述问题，北京理工大学研究团队开发了一种新型固态钾离子电池复合聚合物电解质及其制备方法。该方法的核心是在PVDF-HFP基的三维聚合物网络中锚定MOF材料UiO-66，通过浸泡钾离子电池电解液获得固态钾离子电池复合聚合物电解质。

具体制备步骤如下：

将MOF材料UiO-66在任意钾离子电池电解液中浸泡10小时以上，然后将浸泡后的UiO-66放入PVDF-HFP的前驱体溶液中，并加入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（简称ETPTA）单体与光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（简称HMPP）。
在常温下以500转/分钟的转速搅拌2～5小时使溶液均匀，利用波长范围为365～400纳米的紫外光进行原位聚合。
将聚合物涂布在玻璃平板上，厚度保持在200～300微米，然后在低于-60℃的温度、-0.1兆帕的真空度下冷冻干燥7～10天，得到聚合物薄膜。
最后将聚合物薄膜再次浸泡在钾离子电池电解液中12小时以上，获得固态复合聚合物电解质。