近日，我?；瘜W(xué)化工學(xué)院研究成果在材料科學(xué)國際頂級期刊Advanced Materials上發(fā)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，通訊作者是內(nèi)蒙古大學(xué)康曉敏講師和劉志亮教授。

圖1. 復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（H-ZIF-8/HNT）的制備策略及其組裝的LiFePO4|electrolyte|Li 全固態(tài)電池對LED的驅(qū)動

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

在國家自然科學(xué)基金的持續(xù)支持下，課題組近年來系統(tǒng)開展了通過構(gòu)建中空結(jié)構(gòu)MOFs策略，獲得了性能優(yōu)異的MOFs基鋰離子傳導(dǎo)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(chǔ)上，課題組嘗試采用結(jié)構(gòu)設(shè)計和形貌控制方法合成了具有多級孔結(jié)構(gòu)的MOF主體材料（hierarchical porous H-ZIF-8），從而有望極大提高固態(tài)電解質(zhì)中Li+離子的有效負載量。進一步復(fù)合適量埃洛石納米管（halloysite nanotubes, HNT），基于HNT管內(nèi)帶正電這一特征，使負載鋰鹽的陰離子受到埃洛石納米管的有效束縛，制備成的MOF基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料(H-ZIF-8/HNT) 表現(xiàn)出Li+單離子傳導(dǎo)行為。經(jīng)電化學(xué)性能測試，復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)H-ZIF-8/HNT表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，離子導(dǎo)電率高達7.74×10-3 S/cm, 離子遷移數(shù)高達0.84; 其Li+離子傳導(dǎo)綜合性能在目前報導(dǎo)的固態(tài)電解質(zhì)材料中處于領(lǐng)先地位。以LiFePO4為正極、金屬Li為負極組裝成全固態(tài)鋰電池，電池容量達129.22 mA h g-1，經(jīng)200次充放電循環(huán)，容量保持率84%，電池可驅(qū)動LED持續(xù)發(fā)光。

該研究工作為高性能固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)提供了全新策略。