近日，香港科技大学化学及生物工程学系副教授金允燮团队与上海交通大学溥渊未来技术学院长聘教轨副教授王衍明团队合作，在锂金属电池技术领域取得重要进展。相关研究成果以《用于固态锂金属电池的单晶硼酸盐共价有机框架》为题发表于《先进科学》。

金允燮（右）与香港科技大学博士后程晓龙合影。研究团队供图

论文通讯作者金允燮介绍，研究团队成功合成了一种新型材料——“单晶三维硼酸盐共价有机框架”（单晶三维B-COF），并将其用作固态电解质，显著提升了固态锂金属电池的性能。该成果有望为电动车及大规模储能系统提供更安全、更高能量密度的创新解决方案。

传统锂金属电池面临锂枝晶生长带来的安全风险，以及不稳定电解质界面导致的快速退化。共价有机框架（COFs）因具有多孔结构和良好稳定性，是极具潜力的电解质材料。然而，大多数COFs为多晶结构，晶粒间界产生的电阻限制了其性能。

为克服这一难题，研究团队以COF-303为模板，构建了具有高度有序离子通道的单晶三维B-COF。该单晶材料显著降低了晶界电阻，促进了锂的均匀沉积，有效抑制了枝晶生长，从而在以下三方面提升了固态锂金属电池的性能：

高离子电导率与高迁移数：在准固态条件下，室温离子电导率达8.1 mS cm^-1，锂离子迁移数高达0.98，确保了离子快速且选择性地传输。

优异的界面稳定性与安全性：在对称电池中，可稳定支持超过2000小时的锂沉积/剥离循环，有效抑制危险的锂枝晶形成。

高效能与长循环寿命：采用磷酸铁锂（LiFePO₄）正极的全电池表现出稳定的循环性能。在0.5C倍率下循环600次后，容量保持率达91.8%，库仑效率为99.98%，初始容量为147 mAh g^-1。

该研究解决了多晶材料结构无序的问题，为实现高性能、高安全的固态储能方案开辟了新路径，有望成为推动绿色能源发展的关键技术引擎。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202513879