一、研究背景：固态聚合物电解质是推动高安全、高能量密度固态锂电池发展的关键材料，但长期面临离子电导率与界面稳定性难以兼顾的核心瓶颈。常用增塑剂丁二腈（SN）可显著提升锂离子传导能力，却会发生不可控扩散与电化学降解，引发锂负极界面副反应、锂枝晶生长等问题，加剧电池性能衰减，亟需从分子层面设计策略破解这一难题。
二、文章简介：
近日，浙江科技大学、南昌大学杨震宇教授与澳大利亚皇家墨尔本理工大学马天翼教授团队提出配位工程双调控策略，在分级铁基 MOF（FeBDC）内部构筑离子高速通道。研究以Fe³⁺-CN 配位键作为分子锚定点固定 SN，同时调控 Li⁺在 MOF、聚氧化乙烯（PEO）与双三氟甲磺酰亚胺阴离子（TFSI⁻）间的竞争配位，成功制备兼具超高离子通量与界面稳定性的 MOF 基固态聚合物电解质。相关成果发表于国际能源领域权威期刊Nano Energy。 博士生刘烈泉、王帆博士、朱灵锋博士为本文共同第一作者。
三、研究内容：传统SN固定策略仅通过物理限域或弱相互作用约束 SN，缺乏原子级精准调控，无法同时解决SN降解与Li⁺配位失衡问题。铁基MOF（Fe-BDC）具备高比表面积、可设计孔道与丰富金属活性位点，可通过强配位作用锚定 SN；氰基（-CN）与Fe³⁺的配位键能适中，既能稳定束缚SN分子，又不阻碍Li⁺迁移，是实现离子传导与界面稳定解耦的理想结构基元。
研究结果与详细表征:
（1）材料制备：采用静电纺丝构建 PAN/Fe-BDC 刚性骨架，依次引入离子液体（Li-ILs）、PEO、LiTFSI 与SN，制备得到FAEIS复合固态电解质，实现各组分均匀分散。
（2）结构表征：SEM、XRD、BET证实Fe-BDC呈十二面体形貌、晶型稳定且具有介孔结构，为SN锚定与Li⁺传输提供空间基础；FTIR、XPS 验证Fe³⁺与SN的-CN形成强配位相互作用，成功固定SN分子。
（3）电化学测试：通过交流阻抗、计时安培法、线性扫描伏安法等，系统表征离子电导率、Li⁺迁移数、电化学窗口与界面阻抗。
（4）机理分析：结合 DFT 计算、分子动力学模拟与有限元分析，揭示配位作用对Li⁺结合能、扩散系数及界面电场分布的调控机制；通过循环后电极 XPS、SEM 表征，证实稳定界面层的形成与锂枝晶抑制效果。
（1）Fe³⁺-CN “分子锁” 实现 SN 永久固定，阻断其界面副反应；双调控配位重构 3D 连续 Li⁺传输通道，打破电导率稳定性固有矛盾。
（2）室温离子电导率达1.16 mS·cm⁻¹，Li⁺迁移数高达0.80，电化学窗口拓宽至5.2 V，离子迁移活化能低至0.32 eV，热力学稳定性与动力学传输性能协同提升。
（3）Li/Li 对称电池无枝晶稳定循环1600 h；LiFePO₄全电池在 2 C 倍率下循环1200 圈，容量保持率85.6%，兼具高倍率与长循环特性。
（4）基于配位工程的离子高速通道设计，为高性能固态锂电池电解质开发提供通用化新思路。
感谢国家自然科学基金项目（22573094，22263009）的资助。
Authors: Liequan Liu†, Fan Wang†, Lingfeng Zhu†, Hai Zhang, Ze Zhang, Zhenyu Yang*, and Tianyi Ma*Title:Coordination engineering of ion highways for ultrahigh flux and interfacial stabilization in MOFbased solid electrolytesPublished in: Nano Energy, doi:10.1016/j.nanoen.2026.111986 【通讯作者简介】
杨震宇：浙江科技大学、南昌大学教授，博士生导师，化工学科学术带头人，主要从事电化学储能材料与器件研究与开发，主持承担国家自然科学基金、省重大（重点）研发项目等各类课题20余项，在Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J., ACS Nano，Green Chem., Nano Energy、Sci. China等期刊发表论文160余篇，以第一完成人荣获省自然科学二等奖等省部级奖励2项。
马天翼：澳大利亚皇家墨尔本理工大学杰出教授、英国皇家化学学会会士、科睿唯安全球高被引研究员、ARC未来保护性作物智能能源效率工业转型中心 (E2Crop)主任，以及原子材料和纳米制造中心 (CAN) 研究主任。主要从事先进功能材料的设计与合成及其在能源转化与存储器件（金属-空气电池、光/电分解水、可再生燃料电池等）方面的应用。主持多项累计经费超过4000万澳元的联邦政府、州政府和企业合作项目。共发表500余篇学术论文，总被引用57000余次，H因子117。获得澳大利亚总理奖，澳大利亚科学院 Le Fèvre 奖章，英国皇家化学会Horizon Prize等多项奖励。
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