Engineering Electronic Inductive Effect of Linker in Metal‐Organic Framework Glass Toward Fast‐Charging and Stable‐Cycling Quasi‐Solid‐State Lithium Metal Batteries

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作者
Lichao Li,Guangshen Jiang,Kun Wang,Anping Yang,Tengfei Cao,Ourui Kong,Jijia Li,Junpeng Zhu,Jingang Zheng,Chengguo Sun,Lixiang Li,Fei Xu,Baigang An
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (46) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/adfm.202505700
摘要

Abstract Metal‐organic frameworks (MOFs) have been corroborated as promising quasi‐solid‐state electrolytes (QSSEs) matrix relying on their structural and compositional traits, while low Li + conductivity ( σ Li + ) still afflicts their further advances due to intense constraints from anions and large ionic resistance from the grain boundary. Herein, a combination strategy of simultaneous electronic engineering of linker and vitrification is adopted to optimize σ Li + for MOF‐based QSSEs. The introduction of an electrophilic ─Cl substituent in benzimidazole linker compels the electron to deviate from Zn 2+ and modulates their charge distribution, which immobilizes bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anions and thus boosts Li + transference number. Meanwhile, the vitrification endows ZIF‐62 with the elimination of boundary resistance for high ionic conductivity. Consequently, ─Cl‐substituted glassy ZIF‐62 containing Li salt (Cl‐Li‐G62) showcases a high σ Li + of 4.89 × 10 −4 S cm −1 at 25 °C. Impressively, Li metal batteries pair with LiFePO 4 cathode and Cl‐Li‐G62 present an initial capacity of 145.4 mAh g −1 with a decay rate of 0.006% at 1C, and a superior rate performance of 79.5 mAh g −1 at 5C. The work demonstrates the effectiveness of introducing electron‐withdrawing groups into MOF glass for enhancing σ Li + and offers a strategy to boost fast‐charging and stable cycling performance of MOF glass‐based quasi‐solid‐state lithium metal batteries.
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