基于纳米纤维结构咪唑COF的准固态锂金属电池实现超快脱溶剂化-解离动力学

来自国内的研究人员开发了一种新型咪唑鎓阳离子共价有机框架（ICOF）纳米纤维骨架凝胶聚合物电解质（ICOFNS-GPE），通过加速Li+脱溶剂化-解离动力学，实现了高离子电导率（1.95 mS cm?1）和高Li+迁移数（0.74），使NCM811电池在5 C下保持83.2%的容量 retention 率（300次循环），并具备机械应力下的稳定性能，为超快充电准固态电池提供了新策略。

　　

通过开发新型纳米纤维骨架凝胶聚合物电解质（Gel Polymer Electrolyte, GPE），研究人员设计了一种含有咪唑鎓阳离子共价有机框架（Imidazolium Cationic Covalent Organic Framework, ICOF）的复合电解质（ICOFNS-GPE）。该材料通过亚胺/三唑键促进Li⁺的脱溶剂化（desolvation）过程，同时利用咪唑鎓阳离子锚定阴离子以增强解离（dissociation）动力学，从而优化Li⁺传输并稳定锂金属负极。此外，ICOF与聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）纳米纤维网络形成分级离子通道，显著提升Li⁺迁移速率。实验表明，ICOFNS-GPE具有1.95 mS cm^?1的高离子电导率（σ）和0.74的高Li⁺迁移数（$t_{L{i}^{+}}$tLi+）。基于该电解质的Li||NCM811电池在5 C倍率下可实现133.0 mAh g^?1的比容量，300次循环后容量保持率为83.2%，并在折叠、穿刺、切割等机械应力下保持稳定运行。该研究为超快充电准固态锂金属电池（Quasi-Solid-State Lithium Metal Batteries, QSLMBs）提供了功能化复合电解质的设计新思路。