香港科技大学的研究人员成功开发出一种新型钙离子电池，其稳定性与性能的提升，可能对当前主流的锂离子电池技术构成挑战。该电池采用基于氧化还原活性共价有机框架的准固态电解质构建，旨在解决离子传输差和循环不稳定的问题。

钙离子电池被视为锂离子电池的有前景替代品，因为钙资源丰富且价格低廉，同时提供了可比的电化学窗口。然而，实际应用一直受到离子传输效率低和循环寿命不足的阻碍。锂离子电池虽然主导市场，为电动汽车、电网储能和消费电子产品供电，但锂资源有限，进一步提升能量密度面临困难，这推动了对下一代电池化学的探索。

香港科技大学团队通过设计富含羰基的共价有机框架作为准固态电解质，创建了引导钙离子通过结构的对齐通道。新电解质在室温下实现了0.46 mS cm–1的离子电导率和大于0.53的Ca2+传输能力，钙离子沿着有序孔道内的对齐羰基快速移动。

基于这一材料设计，研究人员组装了完整的钙离子电池单元。该系统在0.15 A g–1下提供了155.9 mAh g–1的可逆比容量，在1000次循环后，于1 A g–1下仍保留了超过74.6%的容量，显示出接近实际应用的潜力。

香港科技大学化学及生物工程学系副教授Yoonseob Kim教授表示：“我们的研究突出了钙离子电池作为锂离子技术可持续替代品的变革潜力。通过利用氧化还原共价有机框架的独特性质，我们朝着实现高性能储能解决方案迈出了重要一步，这些解决方案能够满足更绿色未来的需求。”

这一进展针对钙离子系统的核心弱点，即缓慢的阳离子传输，通过提高离子迁移率同时保持结构完整性，解决了效率和耐久性问题。准固态电解质相比液体系统还具有安全优势，减少了泄漏风险并提高了机械稳定性，可能使该技术对电动汽车和电网规模储能更具吸引力。

该研究是与上海交通大学的研究人员合作进行的，成果已发表在《Advanced Science》期刊上。尽管需要进一步工作来扩大技术规模并验证长期商业可行性，但结果表明钙离子电池正接近竞争性的性能指标，随着全球能源转型加速，钙基系统可能成为未来能源存储组合的一部分。