
准固态锂-碘(Li-I₂)电池因其高理论容量、高安全性和丰富的碘资源优势展现出广阔前景。然而,复合固态电解质中晶体填料与柔性聚合物骨架间的界面结合不足,导致界面能较高且锂离子(Li⁺)迁移动力学缓慢。

在此,武汉理工大学许絮、周铖等人通过金属有机框架(MOF)的原子结构重排,设计了一种连续界面固态电解质,实现了MOF与芳纶纤维的界面耦合。实验与理论计算表明,非晶工程促进了Li⁺迁移并增强了聚碘化物限域效应。
基于此,Li-I₂电池在5 C下展现出170.7 mAh g⁻¹的高容量,循环450次后容量保持率为97.8%。更令人瞩目的是,电池在20 C的高电流密度下实现了3000次循环的长寿命,容量保持率高达94.1%。

图1. 机制探究
总之,该工作报道了一种由0.7 M单盐(LiDFOB)和单溶剂(TMP)组成的本质不可燃电解质,并通过实验与理论分析验证其性能。通过弱阴离子-溶剂相互作用和DFOB⁻的双重结合能力,实现了低浓度电解质中阴离子富集的溶剂化结构。
更重要的是,阴离子优先分解形成了富含LiF和硼氧化物的薄而坚固的保护界面层。组装的NCM9055/Li全电池可稳定循环超过100次,且在-20至60°C的宽温范围内和20.0 Ah软包电池(能量密度533.8 Wh kg⁻¹)中均表现出优异的循环稳定性,具备商业化潜力。
此外,该电池的热失控温度更高、高温充电保持能力更强、气体析出更少,显著提升了安全性。因此,该工作的电解质分子设计策略为开发高能量密度、高安全性的富镍LMBs提供了一种简单而高效的方法。

图2. 电池性能
Constructing matching interfaces by amorphous engineering for enhanced lithium ion transport in quasi‐solid‐state lithium‐iodine batteries, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202507184

许絮 武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院副教授、博士生导师,主要研究方向为纳米储能材料与器件。迄今已在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Nano Letters、Nano Energy等期刊发表论文70篇,论文累计他引9000余次。获授权国家发明专利9项。承担国家自然科学基金等多项课题,入选第六届中国科协“青年人才托举工程”、湖北省“楚天学子”。2021年获湖北省自然科学一等奖。担任Batteries期刊编委,Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Journal of the American Chemical Society等材料和化学类期刊审稿人。
周铖 武汉理工大学助理研究员,研究方向为金属硫系电池。主要研究内容为隔膜结构设计与新型隔膜制备、正极材料结构调控等。近年来,在Advanced Materials、National Science Review、Advanced Energy Materials、Nano Energy等期刊发表论文30余篇,其中以(共同)第一或通讯作者发表论文16篇。