安徽大学与重庆大学联合突破！Nature Synthesis！

热门资讯 2025年08月22日 17:47 1 admin

在能源存储领域，锂离子电池因其高效能和广泛应用而备受关注。然而，传统电解质材料在安全性、离子迁移率和电化学稳定性方面仍面临诸多挑战。近日，安徽大学朱满洲教授、康熙教授、朱凌云教授与重庆大学唐青教授联合团队在《Nature Synthesis》上发表了一项突破性研究成果，提出了一种新型“团簇基离子海绵”固态电解质设计，为高性能锂离子电池的开发提供了全新思路。

研究团队聚焦于金属纳米簇的二维晶体组装，以Ag29(BDT)12(PPh3)4纳米簇为模板，通过表面羧基化和碱金属阳离子的引入，成功构建了一系列具有溶剂依赖性和碱金属依赖性的二维晶体组件。这些晶体组件不仅展现出优异的离子迁移率，还具备了高电化学稳定性和良好的机械性能。具体而言，该“团簇基离子海绵”电解质在室温下的离子电导率达到了2.8×10^-4 S cm^-1，锂离子迁移数为0.70，显著优于传统电解质材料。此外，基于该电解质构建的锂离子全电池在多次循环后仍能保持较高的库仑效率和稳定性，为锂离子电池的实际应用奠定了坚实基础。

该研究的创新之处在于利用金属纳米簇的精确结构设计和强配位相互作用，实现了二维晶体组件的高效组装。通过在纳米簇表面引入羧基化配体和碱金属阳离子，研究团队成功构建了具有不同拓扑结构的二维晶体材料。这些材料在分子间距离、层间距和孔隙率方面表现出显著差异，从而影响了锂离子的扩散路径和电导率。实验结果表明，二维晶体组件中的锂离子扩散系数显著高于未组装的类似物，进一步验证了其作为高效电解质的潜力。这一成果不仅为金属纳米簇的二维晶体组装提供了理论依据，还为基于簇的高性能电解质材料的开发开辟了新方向，有望推动锂离子电池技术的进一步发展。