近日，我校澳门京葡娱乐网研究成果在材料科學國際頂級期刊Advanced Materials上發表（Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202300687, IF = 32）。論文第一作者是2019級碩士生陶奮程，通訊作者是澳门京葡娱乐网康曉敏講師和劉志亮教授。 

全固态锂離子電池卓越的安全性使其成為替代目前商用锂離子電池的新一代移動儲能設備。固态锂離子傳導材料（固态電解質）是全固态锂離子電池中的關鍵材料。目前研究較多的固态锂離子傳導材料包括有機聚合物類固态電解質和無機陶瓷類固态電解質。有機聚合物固态電解質雖然具有柔韌性及良好的電極界面相容性，但離子電導率及離子遷移數較低。無機陶瓷類固态電解質雖然具有較高的離子電導率，但電極界面相容性較差。為此，尋找具有高離子導電率、高離子遷移數、較寬電化學窗口以及良好界面相容性的锂離子傳導材料是當前固态電解質研究中亟待解決的問題。

在國家自然科學基金的持續支持下，課題組近年來系統開展了通過構建中空結構MOFs策略，獲得了性能優異的MOFs基锂離子傳導材料（Chem. Commun., 2020, 56, 14629—14632；J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 14020–14027；Chem. Commun., 2022, 58, 6717–6720）。

在前期研究基礎上，課題組嘗試采用結構設計和形貌控制方法合成了具有多級孔結構的MOF主體材料（hierarchical porous H-ZIF-8），從而有望極大提高固态電解質中Li⁺離子的有效負載量。進一步複合适量埃洛石納米管（halloysite nanotubes, HNT），基于HNT管内帶正電這一特征，使負載锂鹽的陰離子受到埃洛石納米管的有效束縛，制備成的MOF基複合固态電解質材料(H-ZIF-8/HNT) 表現出Li⁺單離子傳導行為。經電化學性能測試，複合固态電解質H-ZIF-8/HNT表現出優異的電化學性能，離子導電率高達7.74×10^-3 S/cm, 離子遷移數高達0.84; 其Li⁺離子傳導綜合性能在目前報導的固态電解質材料中處于領先地位。以LiFePO₄為正極、金屬Li為負極組裝成全固态锂電池，電池容量達129.22 mA h g^-1，經200次充放電循環，容量保持率84%，電池可驅動LED持續發光。該研究工作為高性能固态電解質的開發提供了全新策略。 

圖1. 複合固态電解質（H-ZIF-8/HNT）的制備策略及其組裝的LiFePO₄|electrolyte|Li全固态電池對LED的驅動