香港科技大学（科大）研究团队在钙离子电池技术领域取得重要突破，该技术有望改变日常生活中的能源储存方案。通过采用准固态电解质技术，这种创新的钙离子电池有望提升储能效率和可持续性，其应用范围涵盖可再生能源系统及电动汽车等多个领域。该项研究已于国际权威跨学科期刊《先进科学》上发表，标题为「基于氧化还原活性共价有机框架电解质的高性能准固态钙离子电池」。
全球对可持续储能解决方案的需求极为殷切。随着全球绿色能源转型步伐加快，社会对高效且稳定的电池系统需求日益增加。目前广泛应用的锂离子电池正面对资源稀缺和能量密度接近极限等挑战，促使探索钙离子电池等替代技术，为实现可持续未来铺路。
钙离子电池因其电化学窗口与锂离子电池相近，且钙元素地球储量丰富，展现出巨大的发展潜力。然而，该技术在实现高效阳离子传输和保持稳定循环性能方面仍面对不少挑战。这些技术瓶颈令钙离子电池在与商用锂离子电池的竞争中仍显不足。
为克服这些挑战，由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，成功开发出基于氧化还原活性共价有机框架材料的准固态电解质。这些富含羰基的准固态电解质在室温下表现出卓越的离子电导率（0.46 mS cm-1）和钙离子传输能力（>0.53）。结合实验和模拟研究，团队发现钙离子能在共价有机框架有序孔道内沿规整排列的羰基位点快速传输。
基于这一创新发现，团队成功制备出钙离子全电池。该电池在0.15 A g-1电流密度下表现出155.9 mAh g-1的可逆比容量，并在1 A g-1电流密度下循环1,000次后，容量保持率仍超过74.6%，充分印证了氧化还原共价有机框架材料在推进钙离子电池技术发展方面的重大潜力。
金教授表示：「我们的研究凸显了钙离子电池作为锂离子技术可持续替代方案的变革性潜力。通过利用氧化还原共价有机框架材料的独特性质，我们朝着实现能够满足绿色未来需求的高性能储能解决方案迈出了关键一步。」
这项研究是科大与上海交通大学研究人员合作的成果。
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