固态质子电解质

−30 °C 高传导

基于萘二酰亚胺COF的固态质子电解质，宽温域超质子传导，兼顾高电压窗口与长循环稳定性。

Linlin, Wang · Xiao-Qin, Ni · Ya-Juan, Han · Zhang, Jin · Luo, Hongbin · 乔峤 · 吴宇平 · 任小明

Journal of Materials Chemistry C 2024

具体参数

质子电导率（−30 °C）

{'zh': '4.2 × 10⁻³', 'en': '4.2 × 10⁻³'} S cm⁻¹

质子电导率（90 °C）

{'zh': '3.8 × 10⁻²', 'en': '3.8 × 10⁻²'} S cm⁻¹

电化学稳定窗口

{'zh': '2.9', 'en': '2.9'} V

容量保持率（2000 次循环后）

{'zh': '80', 'en': '80'} %

技术优势

低温也能高传导

磷酸分子被限制在 COF 的纳米孔道中，形成连续的质子传输路径，使得在 −30 °C 仍保持 4.2 × 10⁻³ S cm⁻¹ 的质子电导率。

电压窗口够宽

该电解质的电化学稳定窗口达到 2.9 V（vs. SCE），有助于提升电池的能量密度和安全性。

循环寿命长

在全电池中，1 A g⁻¹ 电流密度下循环 2000 次后仍保持 80% 容量，说明其与电极材料兼容且结构稳定。

应用场景

• 质子电池：可直接用作固态质子电池的电解质，替代传统液态电解质，提升安全性和低温性能。
• 燃料电池质子导体：宽温域高质子电导率使其有望作为燃料电池中的质子交换膜材料。
• 全固态电池：作为固态电解质，避免了液态电解质的泄漏和挥发问题，提高电池安全性。
• 低温储能：在 −30 °C 下仍保持高质子电导率，适用于低温环境下的储能设备。
• 电化学传感器：高质子传导特性有利于提高电化学传感器的响应速度和灵敏度。