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武汉大学邓鹤翔教授:基于MOF的超大电流快速充放电锂硫电池
特斯拉 2018-04-16
导语

该研究揭示了MOF材料在电化学储能器件方面的巨大应用前景。

近日,武汉大学化学与分子科学学院的研究团队在化学顶级期刊德国应用化学(Angew. Chem. Int. Ed.)在线发表锂硫电池(Li-S)突破性研究成果。该研究采用导电聚合物(CP)和金属有机框架(MOF)作为复合电极,首次实现Li-S电池在16.8 A/g充放电电流下1000周循环,揭示了MOF材料在电化学储能器件方面的巨大应用前景,被杂志社评选为VIP文章,并被选作Inside cover展示。

图1. Angew杂志内封

长期以来,MOF材料的应用集中在气体分离、存储、催化等领域。然而,受导电性限制,MOF在电化学应用方面的关注较少。如何充分发挥MOF的极性孔道传输离子的优势,提升导电性具有决定性的作用。

研究人员并没有采用直接设计合成导电MOF的传统路径,而是将导电聚合物与MOF复合,成功将导电率提升7个数量级。该复合材料作为锂硫电池阴极,在10.0 C(16.8 A/g)大电流密度下充放电循环1000次后仍有440 mAh/g的容量,倍率性能优于传统碳基载硫材料。通过对比多种孔道拓扑结构,研究人员首次发现了MOF的孔道结构对其高倍率下的电化学性能有着重要的影响,如介孔PCN-224的通透十字交叉结构非常有利于离子扩散,其大倍率充放电性能最佳。

论文链接:

Haoqing Jiang, et al, "Metal–Organic Frameworks for High Charge–Discharge Rates in Lithium–Sulfur Batteries,"  Angew. Chem. Int. Ed., Volume 57, Issue 15 April 3, 2018

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  • 武汉大学
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作者 特斯拉

副研究员

中科院

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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