磺酸基COF质子电解质

室温超质子传导

一种通过机械化学法将磷酸嵌入磺酸基共价有机框架孔道制得的复合固态电解质，在环境条件下兼具高质子电导率与宽电化学窗口，为全固态质子电池提供了可行的电解质方案。

Bing, Tang · 刘婷 · Xin, Ma · Zhao, Jia · Zhang, Qin · 高旭昇 · 杨加志 · Luo, Hongbin · 任小明

ACS Applied Materials & Interfaces 2025

具体参数

质子电导率

{'zh': '1e-2', 'en': '1e-2'} S cm⁻¹

比容量

{'zh': '101.8', 'en': '101.8'} mAh g⁻¹

容量保持率

{'zh': '80.6', 'en': '80.6'} %

技术优势

室温就能超质子传导

不需要额外的加湿或高温条件，环境条件下电导率就超过 10⁻² S cm⁻¹，简化了电池运行条件。

电池循环稳定

组装的全固态质子电池在 1.0 A g⁻¹ 循环 1000 次后容量保持 80.6%，表明电解质与电极界面在长期运行中保持稳定。

制备简单可放大

采用机械化学法一步将磷酸嵌入COF孔道，无需复杂溶剂热处理，工艺温和，适合批量制备。

应用场景

• 固态电池：用作全固态质子电池的电解质，替代液态电解液以提升安全性。
• 固态电池：可与电极材料复合制备复合电极，简化电池组装。
• 储能：提供高比容量与长循环的固态储能解决方案。
• 燃料电池：高质子电导率可降低燃料电池欧姆极化，提升性能。
• COF膜：磺酸基COF孔道可负载磷酸，形成自支撑质子传导膜。