近日，我组陈萍研究员、何腾研究员、于洋副研究员与美国国家标准与技术研究院（NIST）Hui Wu博士合作，将研究组前期所开发的金属有机化合物储氢材料（Metal Organic Compounds, MOCs）应用于固态钾离子传导（Potassium Solid-State Electrolytes, KSSEs），开发出一种全新的有机固态钾离子导体，表现出优异的离子传导性能和界面稳定性。
开发固态电解质以解决液态电解质的安全问题是电池领域的有效手段之一，但目前固态电解质的研究仍面临诸多问题，如离子电导率低、界面兼容性差、批量合成工艺复杂等。团队前期开发了一类金属有机化合物并将其成功应用于锂、钠离子固态电解质领域（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022；Angew. Chem. Int. Ed., 2023），表现出优异的离子传导能力和界面稳定性。
基于前期的研究结果，团队将该类材料拓展至固态钾离子导体方面，成功合成出一种咔唑钾新相（β-KCZ）及其四氢呋喃络合物（KxCZ-yTHF），基于空位传输及中性分子辅助阳离子迁移的协同机制，K0.9CZ-0.7THF表现出快速的钾离子传导能力，在100 ℃下电导率达到了4.20×10-4 S/cm，性能处于钾离子固态电解质前列。此外，在使用K2S作为电极的对称电池测试中，电解质在超过400小时的电化学循环测试中保持稳定，表现出较好的界面稳定性和兼容性，且材料易于合成、成型工艺简单，为固态钾离子导体以及全固态钾离子电池的开发和设计提供了新的选择和思路。
相关研究成果以Synthesis, Structure and Ion Conduction of Potassium Carbazolides for Potassium Ion Solid-State Electrolytes为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。该论文的第一作者是DNL1901组博士研究生郭家铨。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 郭家铨，于洋）
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202412005
