固体中镁离子（Mg²⁺）的有效传导是实现固态镁离子电池的重要问题，固态镁离子电池有望成为不需要使用稀有元素如Li的理想储能器件之一。

近日，东京理科大学Masaaki Sadakiyo使用金属有机框架(MOF)MIL-101的孔作为离子传导路径，成功获得了一种固态晶体“Mg²⁺导体”,其在室温下表现出约10³S cm^-1的超离子电导率。

文章要点

1）MOF，MIL-101⊃{Mg(TFSI)₂}_1.6(TFSI =双(三氟甲磺酰基)酰亚胺)在其孔内含有Mg²⁺,在室温（RT）（25°C）下，在最佳客体蒸汽（MeCN）下显示出1.9×10³ S cm^-1的超离子电导率，这是所有含Mg²⁺晶体化合物中的最高值。

2）通过确定Mg²⁺的迁移数（t_Mg2+ = 0.41），研究人员估计室温下MOF中的Mg²⁺电导率为0.8×10³ S cm^-1，这是二次电池实际使用的最高水平。

3）吸附等温线的测量、离子电导率的压力依赖性和原位傅立叶变换红外测量结果显示，“超Mg²⁺电导率”是由Mg²⁺载体在吸附的客体分子的帮助下有效迁移所引起。

这些结果将大大有助于开发在室温下工作的新型固态Mg²⁺导体。

参考文献

Yuto Yoshida, et al, Super Mg²⁺ Conductivity around 10⁻³ S cm⁻¹ Observed in a Porous Metal−Organic Framework, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01612

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01612