香港科技大学工程研究人员研发出高性能全固态锂金属电池用固态电解质

香港科技大学（HKUST）工程学院的研究人员最近开发了一种用于锂金属电池（LMB）的新一代固态电解质（SSEs），可以大大提高安全性和性能。这一开创性的发现有助于推动电动汽车、便携式电子产品和电网等电池应用的储能技术的发展。

与传统的液态电解质LMB相比，全固态LMB通过将易燃的有机溶剂电解质替换为固态电解质并抑制称为枝晶生长的有害现象，从而提高了安全性和能量密度。它们为储能技术的发展展现了光明的未来。然而，它们在室温下的低离子电导率和Li⁺迁移数限制了其更广泛的应用。

为了应对这一挑战，由香港科技大学化学与生物工程系助理教授KIM Yoonseob教授领导的研究团队开发了一种新颖的策略，该策略将一类称为离子共价有机框架（iCOFs）的多孔材料与称为聚离子液体（PIL）的聚合物结合起来，以制造高性能的无溶剂和无增塑剂的SSE。

这种新型iCOF/PIL复合SSE在室温下实现了非凡的离子电导率（高达1.50 x 10⁻³ S cm⁻¹）和锂离子传输能力（> 0.80）。通过结合实验和计算研究，研究团队发现PIL、双（三氟甲烷磺酰）亚胺锂（LiTFSI）和iCOFs之间建立的协同和竞争配位机制能够实现Li⁺的快速传输，同时限制TFSI⁻的移动。

利用这种先进的SSE，研究团队进一步制造了一种由复合SSE和LiFePO₄复合阴极组成的LMB全电池，发现该电池在1C和室温下的初始放电容量为141.5 mAh g⁻¹，且在800次循环后保持了令人印象深刻的87%的容量保持率。

“我们的突破性方法首次展示了全固态LMB中的稳定电池运行和高可逆容量。它激发了iCOFs在电化学储能设备中的巨大潜力，为全固态LMB在电动汽车、便携式电子产品和电网等各种应用中的更广泛应用开辟了新途径，”Kim教授说。

这项研究是香港科技大学、中国大陆上海交通大学和浙江大学以及韩国汉阳大学的研究人员之间的合作成果。题为“《Ionic Covalent Organic Framework Composites赋能的高性能全固态锂金属电池》”的研究论文最近发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上，这是一本致力于提供解决当今全球能源挑战的研究方案的应用能源期刊。

包括巴德学院（Bard College）的首席战略与政策副校长兼幕僚长马里亚·K·杜蒙特（Malia K. DU MONT）女士、腾讯音乐娱乐集团（Tencent Music Entertainment Group）Lyra Lab主任吴斌（WU Bin）博士，以及香港演艺学院（The Hong Kong Academy for Performing Arts）电影电视学院代理院长丁粤山（DING Yuin Shan）先生在内的AMC尊贵学术界与业界合作伙伴，也出席了AMC的发布会，并表达了他们的支持。²

该学部还将与香港科技大学（广州）（HKUST(GZ)）的计算媒体与艺术（Computational Media and Arts Thrust，CMA）部门合作，推动生成性创造力和机器创造力领域的人工智能科学研究。邵氏讲堂（Shaw Auditorium）、机器创造力实验室（Machine Creativity Lab，MACRE）和香港生成性人工智能研发中心（Hong Kong Generative AI Research and Development Center，HKGAI）也将支持AMC的发展，确保为教学、研究和创造性探索提供有利环境。

_{1 行业领袖首先按字母顺序排列，然后是学术机构。}

_{2 按与会者所属机构名称的字母顺序排列。}