阳离子COF质子电解质

固态质子电池破纪录

将磷酸限域在阳离子COF孔道中，同时实现高质子电导和电极界面相容，让固态质子电池的容量和耐久性超过多数液态体系。

Xiao-Qin, Ni · Xiao-Long, Xu · Feng-Jia, Zhao · Zhang, Guoqin · Luo, Hongbin · Zhang, Jin · 乔峤 · 吴宇平 · 任小明

Journal of Power Sources 2026

具体参数

质子电导率

{'zh': '>10−1', 'en': '>10−1'} S cm−1

电化学稳定窗口

{'zh': '3.64', 'en': '3.64'} V

比容量

{'zh': '91', 'en': '91'} mAh g−1

容量保持率

{'zh': '89.2', 'en': '89.2'} %

技术优势

质子电导率破纪录

磷酸分子在COF孔道内形成连续氢键网络，结合静电相互作用促进电离，使质子快速传输。

界面相容不腐蚀

固态电解质避免了液态电解质引起的电极腐蚀和副反应，并借助COF的孔道结构改善电极界面接触。

容量超越液态体系

组装的固态质子电池比容量91 mAh g⁻¹，超过此前报道的固态质子电池乃至许多液态电解质电池。

长循环稳定

2000次循环后容量保持率89.2%，说明电解质在反复充放电中结构稳定。

应用场景

• 固态电池：为固态电池提供高质子电导且界面相容的电解质，避免液态电解质的腐蚀和副反应。
• 质子交换膜燃料电池：磷酸限域在COF孔道中构建连续氢键网络，有望作为高温质子交换膜使用。
• 电化学传感器：高质子电导和宽电化学窗口可降低传感器内阻并拓宽工作电压范围。
• 柔性储能器件：COF粉体可涂覆成膜，与柔性电极结合制备全固态柔性储能器件。