能源、信息和材料作為現(xiàn)代人類社會發(fā)展的三大支柱，其對人們的重要性不言而喻，尤其是能源中的儲能器件對于人們更是不可或缺，但是隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)在人們使用電子設(shè)備的頻率以及電子設(shè)備本身的耗電量也越來越高，因此高能量密度的電池已經(jīng)迫在眉睫。如何構(gòu)造一個具有高能量密度的電池是當(dāng)今學(xué)術(shù)以及產(chǎn)業(yè)界的一個熱門課題。

相對于液態(tài)電池受到整體結(jié)構(gòu)、電化學(xué)窗口等的影響，固態(tài)電池更容易擁有高能量密度，然而傳統(tǒng)的有機(jī)固體電解質(zhì)由于電化學(xué)窗口有限以及室溫電導(dǎo)率低等缺點不能滿足實用。同時傳統(tǒng)的無機(jī)陶瓷類電解質(zhì)具有界面阻抗大、與電極材料匹配性差等缺點，目前難以在固態(tài)電池領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用，因此開發(fā)具有較小界面阻抗的新型固態(tài)電解質(zhì)對固態(tài)電池能量密度以及電化學(xué)性能的提升均具有十分重要的意義。

近期，北京大學(xué)深圳研究院潘鋒教授課題組在新型固態(tài)電解質(zhì)以及高能量密度固態(tài)電池方面的研究取得重要進(jìn)展。將含鋰的離子液體（[EMI0.8Li0.2][TFSI]）作為客體分子裝載進(jìn)多孔的金屬-有機(jī)框架材料（MOF）載體中，制備了新型復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料。其中，含鋰的離子液體負(fù)責(zé)鋰離子傳導(dǎo)，而多孔的金屬-有機(jī)框架材料則提供了固態(tài)載體以及離子傳輸通道，避免了傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池漏液的風(fēng)險，同時對鋰枝晶具有一定的抑制作用，使得金屬鋰可以直接用作固態(tài)電池負(fù)極。新型的固態(tài)電解質(zhì)材料不僅具有較高的體相離子電導(dǎo)率（0.3mS?cm-1），另外由于其獨(dú)特的微觀界面潤濕效應(yīng)使得其界面鋰離子傳輸性能極佳，與電極材料顆粒間具有良好的匹配性。由于以上特點，該新型固態(tài)電解質(zhì)與磷酸鐵鋰正極和鋰金屬負(fù)極組裝的固態(tài)電池可以達(dá)到極高的電極材料負(fù)載量（25mg?cm-2），并且在-20—100℃的溫度區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。

該電解質(zhì)構(gòu)筑方法不僅為開發(fā)高能量的固態(tài)電池提供了新思路，而且通過改變離子液體中金屬離子的種類，此方法也可擴(kuò)展用于其他如K、Na、Mg、Al等固態(tài)電池中。相關(guān)文章在線發(fā)表在AdvancedMaterials（DOI:10.1002/adma.201704436）上。