综述：先进金属有机框架材料在锂金属固态电池固态电解质中的应用

这篇综述系统阐述了金属有机框架(MOFs)作为固态电解质(SSE)在锂金属固态电池(SSBs)中的研究进展。文章重点分析了MOFs材料的结构优势（高比表面积、可调控孔道）及其在离子传输机制研究中的独特价值，并探讨了MOF基电解质膜的制备工艺与性能优化策略，为开发高能量密度、高安全性的下一代储能技术提供了重要参考。

　　

Abstract

随着对高能量密度和安全性需求的日益增长，固态电池(SSBs)作为下一代储能技术备受关注。在众多固态电解质(SSE)候选材料中，金属有机框架(MOFs)因其明确的孔道结构、超高比表面积和可化学修饰的特性脱颖而出。这些特性使MOFs成为阐明离子传输机制和设计高性能SSE的理想平台。最新研究表明，通过对MOF基SSE的合成与功能化改性，可显著提升固态电化学系统的效率。本文详细综述了MOF基SSE的分类、本征优势及其在SSB中的理性设计策略，同时批判性讨论了MOF电解质膜的制备技术和MOF基SSBs的最新进展，并指出当前面临的关键挑战与未来研究方向。

材料特性与设计原理

MOFs的周期性孔道结构为锂离子传输提供了理想路径，其孔径尺寸（通常为0.5-3 nm）可通过配体选择和金属节点调控进行精确设计。典型代表如ZIF-8（锌咪唑酯框架）展现出1.6 nm的规则孔道，而UiO-66系列材料则通过引入功能性基团（-SO₃H、-NH₂）实现离子电导率从10^-7提升至10^-4 S/cm量级。值得注意的是，部分MOFs（如MIL-101）还能通过开放金属位点与锂盐阴离子相互作用，促进锂离子解离。

膜制备技术突破

溶液浇铸法仍是制备MOF基电解质膜的主流方法，但新兴的气相沉积技术可实现亚微米级薄膜（<5 μm）的均匀制备。特别值得关注的是"MOF-in-polymer"复合策略，将UiO-67纳米晶体分散在PEO基质中，使室温离子电导率达到1.2×10^-4 S/cm，同时机械强度提升300%。

挑战与展望

当前MOF基SSEs仍面临界面阻抗高（>500 Ω·cm²）、空气稳定性差等瓶颈。未来研究应聚焦于：①开发具有自修复功能的MOF/聚合物杂化体系；②设计梯度孔道结构优化锂离子传输动力学；③建立标准化性能评价体系。通过多学科交叉创新，MOF基SSBs有望在5-8年内实现商业化应用。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。