通讯作者：谭必恩（华中科技大学），高惠（华中科技大学）
固态电池通过以固体电解质替代传统易燃的有机液态电解质，显著提升了电池的本征安全性。同时，固体电解质在抑制锂枝晶生长和拓宽电化学稳定窗口方面具有潜在优势，使其能够与锂金属负极相匹配，从而为实现更高的电池能量密度提供了可能。因此，固态电池被广泛认为是下一代高性能储能体系的重要发展方向。其中，固态电解质作为离子传输与界面调控的核心组成部分，是决定固态电池性能的关键材料。共价有机框架（COFs）由于其可设计的周期性骨架结构和规则分布的孔道，能够构筑高度有序的离子传输路径，在特定结构类型中可形成沿晶轴方向延伸的一维离子传输通道，使其成为极具潜力的固态或准固态电解质材料。
近日，谭必恩教授、高惠副研究员团队在Coordination Chemistry Reviews 上发表了有关COF基电解质在锂金属电池中的应用，该综述详细阐述了COF材料作为电解质在离子传导中的机理与独特优势、用于固态电解质中的分子设计、COF电解质膜制备方法学以及COF材料在锂金属电池应用的最新进展。为后续的研究提供了固态电池设计的新思路。
图1. 基于共价有机框架的电解质研究进展
COF基电解质的离子传导机理
图2. COF基电解质的发展
COF基电解质的分子设计
高离子电导率设计主要依赖于引入结构单元中的亲锂位点，包括中性、阳离子、阴离子和双离子等，促进Li盐解离的同时提供了Li+迁移位点。高锂离子迁移数也是高性能锂金属电池的要求之一。通常可以通过设计阴离子型COF结构将阴离子限制在骨架上或引入阳离子单元以限制阴离子移动，从而提高锂离子迁移数。同样的，为满足锂金属电池高能量密度的要求，适配高压正极的电解质尤为关键。可通过引入强吸电子基团降低HOMO能级，或引入不可逆连接键（喹啉、碳碳双键等）拓宽电化学稳定窗口。
图3. a) 共价有机框架（COF）基电解质孔道中的离子传输。b) 聚合物材料的离子导电机制。c) 无机材料的离子导电机制。d) 无机材料、COF 及功能化 COF 的离子导电能量壁垒图。
COF基电解质膜的制备
压片法为制备COF膜提供了一种操作简便且无需复杂工艺的途径。在外加压力作用下，层状COF晶粒易发生一定程度的取向排列，从而在特定方向上构建相对连续的离子传输路径，有利于Li+沿该取向方向的迁移。此外，经典纺丝法和流延法等加工手段亦被用于COF膜及其复合膜的制备。
总结
谭必恩教授课题组系统地总结并综述了COF基电解质在锂金属电池中的研究进展。这一成果近期发表在Coord. Chem. Rev.上，华中科技大学谭必恩教授和高惠副研究员为共同通讯作者，博士生宋润泽为第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、湖北省自然科学基金委和武汉市自然科学委项目的支持。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Progress in covalent organic frameworks based electrolytes: synthesis, design and application in lithium metal batteries
Runze Song, Bien Tan*, Hui Gao*.
Coord. Chem. Rev., 2026, 553, 217539, DOI: 10.1016/j.ccr.2025.217539
导师介绍
谭必恩
https://www.x-mol.com/university/faculty/10724
高惠
https://www.x-mol.com/university/faculty/454680
