固态锂氧气电池因超高比能量（~3500 Wh/kg）被视为下一代储能技术，但其核心挑战在于固态电解质与电极间的界面不稳定性和低离子电导率。为解决这些挑战，研究者们不断探索创新的电解质方案，其中凝胶聚合物电解质因其独特的机械稳定性和增强的离子导电性成为焦点。
近日，中心团队通过静电纺丝方法成功制造新型凝胶基电解质，在聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）基质中加入沸石咪唑框架（ZIF-8）。这种电解质表现为0.88 的高锂离子转移数，以及 9.13 × 10-4 S cm-1 的室温离子电导率。在我们的反应动力学优化方法中，我们通过合理整合氧化还原介质（tris（acetylacetonato）iridium（III）[Ir(acac)3]）作为分子添加剂，使固态锂氧气电池的凝胶电解质功能化。Zn中心升高的电化学电位和明显的 Lewis 酸特性的协同作用被证明有助于调节离子缔合态，从而促进含锂电解质的有利解离。微孔 ZIF-8 结构可有效阻挡溶解中间体的有害穿梭现象，从而保持锂金属界面的长期形态稳定性和电化学功能。因此，这种凝胶电解质功能化 的固态锂氧气电池表现出约0.8V的低充电过电位，并且具有出色的循环稳定性，可超过145次。这些性能指标证实了复合凝胶电解质在固态锂氧气电池中的可行性，其特点是表现出卓越的功率密度和延长的循环寿命。相关成果以“Innovative MOF linker engineering in PVDF-HFP gel electrolyte matrix for solid-state lithium-oxygen batteries”为题，发表在国际著名期刊Chemical Engineering Journal上。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164013
作者简介：
李明慧(第一作者)，郑州大学2024级博士研究生，师从张彰研究员，主要从事固态电解质的开发与设计。
张彰（通讯作者），郑州大学化工学院研究员，2016年毕业于南开大学材料物理与化学专业，获工学博士学位，主要研究方向为金属空气电池，以第一作者或通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater.和Adv. Funct. Mater.等国际知名期刊发表论文30余篇。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目及河南省自然科学基金项目多项，长期致力于推进新能源材料在高效储能领域的应用。
周震，郑州大学化工学院院长、长江学者、享受国务院政府特殊津贴专家。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究，通过高通量计算、实验与机器学习相结合设计可再生能源存储与转化材料与系统。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.和Adv. Mater.等期刊上发表论文350余篇，被引48000余次，h-index为123。2014-2023年连续11年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2024年连续七年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry A和Green Energy & Environment等期刊副主编、Journal of Power Sources编辑以及Batteries & Supercaps和《过程工程学报》等期刊编委，中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员、中国自然资源学会资源循环利用专业委员会委员和河南省委决策咨询委员会委员。
