【儀表網 研發快訊】近日，大連化學物理研究所氫能與先進材料研究部氫化物能源化學研究中心(DNL1901組群)陳萍研究員、何騰研究員、于洋副研究員團隊與美國國家標準與技術研究院(NIST)吳慧博士合作，將團隊前期開發的金屬有機化合物材料(Metal Organic Compounds, MOCs)應用于固態鉀離子導體(Potassium Solid-State Electrolytes, KSSEs)上，開發出一種全新的有機固態鉀離子導體，該導體具有優異的離子傳導性能和界面穩定性。
開發固態電解質是電池領域解決液態電解質安全問題的有效手段之一。目前，固態電解質的研究仍面臨諸多問題，例如離子電導率低、界面兼容性差、批量合成工藝復雜等。陳萍團隊前期開發了一類金屬有機化合物材料，并將其應用于鋰、鈉離子固態電解質上(ACS Appl. Mater. Interfaces，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2023)，均表現出優異的離子傳導能力和界面穩定性。
本工作中，團隊將金屬有機化合物材料拓展應用至固態鉀離子導體上，合成出一種咔唑鉀新相(β-KCZ)及其四氫呋喃絡合物(KxCZ-yTHF)。研究發現，基于空位傳輸及中性分子輔助陽離子遷移的協同機制，K0.9CZ-0.7THF表現出快速的鉀離子傳導能力，在100 ℃下電導率達到了4.20×10-4S/cm。在使用K2S作為電極的對稱電池測試中，電解質在超過400小時的電化學循環測試中保持穩定，表現出較好的界面穩定性和兼容性，此外，材料易于合成、成型工藝簡單。該工作為固態鉀離子導體以及全固態鉀離子電池的開發和設計提供了新的選擇和思路。
相關研究成果以“Synthesis, Structure and Ion Conduction of Potassium Carbazolides for Potassium Ion Solid-State Electrolytes”為題，發表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。該工作的第一作者是DNL1901組博士研究生郭家銓。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。(文/圖 郭家銓、于洋)
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