中科院金属研究所李峰AEnM：锂硫电池“遇见”金属有机框架材料

围绕实现碳达峰、碳中和的目标，加快构建绿色能源体系，发展高效的电化学储能技术是必然选择。在众多储能技术中，锂硫（Li-S）电池作为高能量密度电池的代表，被认为是下一代储能技术的重要候选之一。近十年，Li-S电池的各项性能指标（容量、寿命、效率等）均取得了长足进步。然而，目前仍面临着诸多问题，包括较差的离子/电子导电性、多硫化物穿梭效应、缓慢的反应动力学和不可控的锂枝晶等。因此，发展实用型Li-S电池仍然还有很长的路要走。

调控Li-S电池中电活性组分的扩散和反应过程是解决这些问题的根本。不同结构、尺寸和荷电性的电活性物种，在不同的电化学微环境中，扩散和反应过程对材料的组成/结构的需求存在较大差异，对材料的可设计性提出了更高的要求。发展和应用新材料体系可为Li-S电池的发展注入新活力。金属有机框架（MOFs）材料是一类新兴的有机-无机杂化的多孔晶体，在气体吸附分离、催化和储能领域已展现了良好的应用潜力。多种金属节点、可设计有机配体和不同连接方式，可在分子水平上实现材料孔化学（孔尺寸、孔形状和孔环境）的定制，极大地丰富了多孔材料体系。同时，根据晶体材料合成的经验，选择不同的路径，可实现MOFs材料从零维、一维、二维到三维的形貌控制。将MOFs材料引入到Li-S电池体系中，其可定制的结构优势为调控Li-S电池中各种电活性材料的扩散和反应过程提供了更多和更精准选择。

中国科学院金属研究所李峰研究员团队，聚焦Li-S电池中的基本问题和MOFs的结构优势，重点讨论了可调MOFs的成分/结构与Li-S电池中电活性物种之间相互作用，提出功能导向的MOFs结构精准设计和绿色规模化制备是未来MOFs基电化学储能体系的重要研究方向，同时指出电化学体系中MOFs材料的化学、电化学及热稳定性是需要重点关注的方面。

论文信息：

Tunable Interaction between Metal-Organic Frameworks and Electroactive Components in Lithium-Sulfur Batteries: Status and Perspectives

Fulai Qi, Zhenhua Sun*, Xialu Fan, Zhenxing Wang, Ying Shi, Guangjian Hu, Feng Li*

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.202100387

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Advanced

Energy

Materials

期刊简介

《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）创刊于2011年，是Wiley出版社旗下能源类材料科学权威期刊。期刊秉持国际、综合视角，为各类应用于能源技术中的先进材料的最前沿研究成果提供展示、传播与交流的国际化平台。最新影响因子为25.245，中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。

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