近日，我校化学化工学院研究成果在材料科学国际顶级期刊Advanced Materials上发表（Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202300687, IF = 32）。论文第一作者是2019级硕士生陶奋程，通讯作者是内蒙古大学康晓敏讲师和刘志亮教授。 

全固态锂离子电池卓越的安全性使其成为替代目前商用锂离子电池的新一代移动储能设备。固态锂离子传导材料（固态电解质）是全固态锂离子电池中的关键材料。目前研究较多的固态锂离子传导材料包括有机聚合物类固态电解质和无机陶瓷类固态电解质。有机聚合物固态电解质虽然具有柔韧性及良好的电极界面相容性，但离子电导率及离子迁移数较低。无机陶瓷类固态电解质虽然具有较高的离子电导率，但电极界面相容性较差。为此，寻找具有高离子导电率、高离子迁移数、较宽电化学窗口以及良好界面相容性的锂离子传导材料是当前固态电解质研究中亟待解决的问题。

在国家自然科学基金的持续支持下，课题组近年来系统开展了通过构建中空结构MOFs策略，获得了性能优异的MOFs基锂离子传导材料（Chem. Commun., 2020, 56, 14629—14632；J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 14020–14027；Chem. Commun., 2022, 58, 6717–6720）。

在前期研究基础上，课题组尝试采用结构设计和形貌控制方法合成了具有多级孔结构的MOF主体材料（hierarchical porous H-ZIF-8），从而有望极大提高固态电解质中Li⁺离子的有效负载量。进一步复合适量埃洛石纳米管（halloysite nanotubes, HNT），基于HNT管内带正电这一特征，使负载锂盐的阴离子受到埃洛石纳米管的有效束缚，制备成的MOF基复合固态电解质材料(H-ZIF-8/HNT) 表现出Li⁺单离子传导行为。经电化学性能测试，复合固态电解质H-ZIF-8/HNT表现出优异的电化学性能，离子导电率高达7.74×10^-3 S/cm, 离子迁移数高达0.84; 其Li⁺离子传导综合性能在目前报导的固态电解质材料中处于领先地位。以LiFePO₄为正极、金属Li为负极组装成全固态锂电池，电池容量达129.22 mA h g^-1，经200次充放电循环，容量保持率84%，电池可驱动LED持续发光。该研究工作为高性能固态电解质的开发提供了全新策略。 

图1. 复合固态电解质（H-ZIF-8/HNT）的制备策略及其组装的LiFePO₄|electrolyte|Li全固态电池对LED的驱动