近日，材料与能源学院（云南省先进能源材料国际联合研究中心）郭洪教授团队以云南大学为第一通讯单位，在国际著名期刊Nano Energy (IF=17.88)发表固态钠离子电池最新研究进展“COFs-based electrolyte accelerates the Na+ diffusion and restrains dendrite growth in quasi-solid-state organic batteries”（Nano Energy, 2021, https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106756）。博士研究生赵根福为论文第一作者，郭洪教授为通迅作者。

固态钠离子电池的核心部件是钠离子导体，由于钠资源丰富，分布均匀，同时还要具有安全等优点而逐渐引起越来越多的关注。目前全球对能源的需求越来越高，不断加剧了地球上有限锂资源的消耗，同时传统的锂离子电池由于有机电解液的添加而存在诸多风险，严重威胁着人类生命财产，因此开发高性能、可持续的绿色导体材料对钠离子电池的发展至关重要。

与传统的无机化合物相比，共价有机框架（COF）是一类组分结构可设计，强稳定性的多孔晶态框架材料，因其功能性有机单元的框架结构展现出开放的离子和电子传输通道，近年来越来越多出现在电化学储存的舞台上。但作为一种理想的固体电解质材料，COF仍存在许多亟待解决的问题。传统的COF材料主要由亚胺键C=N或C-N、B-O键等构筑，这些化学键在强酸强碱以及其他苛刻的化学环境下极不稳定，进而导致COF骨架结构瓦解。因此如何构建化学稳定性强的COF材料，将其应用在固体电解质方面就显得尤为重要，同时也对COF类材料在储能领域的应用开辟新的思路。

基于以上研究现状和面临的问题，郭洪教授课题组首次研究了由醚键C-O-C构筑的COF基钠离子电池固态电解质。课题组在前期研究基础上（Hong Guo*, et. al, Adv. Funct.Mater, 2021,31, 2101019;Hong Guo*, et. al, ACS Energy Lett., 2020,1022; Hong Guo*, et. al, Appl. Catal. B:Environ., 2019, 243; Hong Guo*, et. al, Adv. Funct. Mater. 2018, 1707480; Hong Guo*, et. al, Nano Energy 2018, 51）,通过卤代烃F跟酚羟基OH之间形成醚键C-O-C，并将羧酸钠活性中心以共价的方式嫁接到该COF上。醚键的引入提高了COF材料在剧烈苛刻的化学环境下的稳定性，骨架结构依然保持。此外，活性中羧酸钠的修饰，显著提高了钠离子的电导率、迁移数。组装的准固态电池表明这种单钠离子COF导体材料可以有效避免有机小分子在电解液中溶解的问题，对电池的安全性具有很大的提升（图1）。这项研究是醚键类COF材料在钠离子导体领域的首次突破，为开发低成本、持久循环稳定性、高容量和安全性的固态钠离子电池提供了一种新策略。

该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、云南省科技厅-云南大学联合重点基金、省先进能源材料国际联合研究中心、省高校全固态离子电池重点实验室项目及云南大学研究生科研创新项目的支持。

供稿：材料与能源学院

编辑：李哲