铜基配位化合物作为固态电池室温离子导体研究进展

张力教授课题组联合材料学院张桥保教授以及中国科学院上海硅酸盐研究所刘建军研究员，在固态电解质设计合成的研究中取得重要进展，相关成果以“Self-assembled hydrated copper coordination compounds as ionic conductors for room temperature solid-state batteries”为题发表于Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-024-45372-2）。

作为固态电池的核心组件，现有的无机固态电解质以及有机聚合物电解质均难以兼具高离子电导率、良好电极兼容性和优异加工性能。针对上述挑战，研究团队通过结合无机固态电解质中的高效Li⁺迁移通道以及有机聚合物电解质中的极性官能团，通过底层设计并合成出无机-有机杂化固态电解质，实现了无机/有机固体电解质性能的真正融合和协同。

研究工作通过自下而上的自组装方法合成一水合马来酸铜配合物纳米片，该纳米片具有高度有序的一维通道，通道由Cu²⁺/Cu⁺节点和马来酸配体连接构成，富含COO^-基团和结晶水。基于离子跃迁和偶联-解离协同机制，Li⁺可在上述一维通道内高速传输。因此，马来酸铜水合物固态电解质展示出优异的离子电导率（室温1.17 × 10⁻⁴ S cm⁻¹）、高Li⁺迁移数（0.77）和宽工作电压窗口（0-4.7 V）。这项工作为探索基于传统金属配位化合物的室温快离子导体提供了全新思路。

该研究工作由我院张力教授、材料学院张桥保教授和中国科学院刘建军研究员共同指导完成。我院2022级博士生湛孝为论文第一作者。研究工作得到国家自然科学基金项目（52122211、92372101、52072323、21875155）、相关部委重点项目、青年拔尖人才项目和国家重点研发计划（2021YFA1201502）等资助。