由香港科技大学（科大）化学及生物工程学系副教授金允燮教授带领的研究团队在锂金属电池技术领域取得重大突破。团队合成了一种新型材料“单晶三维硼酸盐共价有机框架”（单晶三维B-COF），可用作固态电解质，大幅提升固态锂电池的性能，有望为电动车及大规模储能系统提供更安全、更高能量密度的创新解决方案。研究成果已于国际权威期刊《先进科学》发表，论文题为“用于固态锂金属电池的单晶硼酸盐共价有机框架”。

传统锂金属电池面对锂枝晶生长带来的安全风险，以及不稳定电解质界面导致的快速退化。共价有机框架（COFs）具多孔结构和稳定的特性，是极具潜力的电解质材料，然而大多数COFs为多晶体，巨大颗粒间产生的阻力会限制COFs的性能。

为克服此难题，研究团队利用COF-303作为模板，构建了具高度有序离子通道的单晶三维B-COF。这种单晶显著降低了晶界阻力，并促进锂的均匀沉积，能有效抑制枝晶的生长，提升固态锂电池在以下三方面的性能：

•    卓越的离子电导率与选择性：在准固态下，室温离子电导率达到8.1 mS cm^–1，锂离子迁移数达0.98，确保离子能快速并选择性地移动。
•    优越的界面稳定性与安全性：在对称电池中，可稳定支持逾2,000小时的锂沉积与剥离，并有效抑制具危险性的枝晶形成。
•    高效能与长期耐用性：采用磷酸铁锂（LiFePO₄）正极的全电池表现出稳定的循环性能。在0.5C倍率下循环600次后，容量保持率达91.8%，库伦效率达 99.98%，初始容量为147 mAh g^–1。

研究通讯作者金允燮教授表示：“是次研究凸显了单晶三维B-COFs用作固态电解质的巨大潜力。透过解决多晶材料存在的结构紊乱问题，研究有望进一步实现高性能、安全的储能解决方案，成为推动绿色未来的关键引擎。”

是次研究由科大金允燮教授、上海交通大学溥渊未来技术学院王衍明教授带领的团队合作完成。论文共同第一作者为科大化学及生物工程学系博士生田野博士、博士后研究员程晓龙博士，以及上海交通大学博士研究生程磊先生。