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于超/袁愛華/龐歡AFM：具有優(yōu)異和長效鋰離子電池性能的原始Ni-MOF基電極

旨在提高鋰離子電池(LIBs)電化學(xué)性能的電極設(shè)計(jì)策略在利用所涉及的能量轉(zhuǎn)換的力量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。金屬有機(jī)框架(MOFs)作為LIBs的電極材料已引起科學(xué)界的興趣，而原始MOFs的利用受到有限導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的阻礙，部分原因是它們?nèi)狈Ψ旨壗Y(jié)構(gòu)的孔。

江蘇科技大學(xué)于超、袁愛華、揚(yáng)州大學(xué)龐歡等報(bào)道了利用機(jī)械球磨輔助水熱法獲得具有優(yōu)異和長效LIBs性能的原始Ni-MOF基電極。

圖1 材料合成

首先，通過一鍋溶劑熱法制備Ni₃(2,3,6,7,10,11-六亞氨基三苯)₂ (Ni-HITP) 納米片(NHS)和Ni-HITP顆粒(NHP)材料。NHS和NHP的結(jié)構(gòu)與Ni-BTC相似，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。顆粒狀NHP具有較高的初始比容量，但比容量容易衰減。

相反，NHS的初始比容量低而循環(huán)穩(wěn)定性突出。為整合這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，納米片和納米顆粒的進(jìn)一步組裝僅通過球磨處理中的機(jī)械靜電組裝實(shí)現(xiàn)，從而形成具有優(yōu)化孔和通道的分級Ni-MOF納米結(jié)構(gòu)（NHS和NHP的集合，表示為NHM）。

圖2 NHP、NHM和NHS的形貌表征

NHM受益于二維納米片和一維納米顆粒的多尺度集成，提供了超高容量（0.1 A g^-1下充放電循環(huán)100次后具有1280 mAh g^-1的容量）和緩解的容量衰減（1 A g^-1的高倍率下循環(huán)1000次后具有392 mAh g^-1的容量），超過了最先進(jìn)的原始MOF 基負(fù)極，并與應(yīng)用于LIB負(fù)極的大多數(shù)復(fù)合材料相當(dāng)。這項(xiàng)工作突破了原始MOFs的容量限制，為實(shí)現(xiàn)更好的能量轉(zhuǎn)換和存儲提供了新途徑。

圖3 NHP、NHM和NHS的電化學(xué)性能

Synthesis of Tostadas-Shaped Metal-Organic Frameworks for Remitting Capacity Fading of Li-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109927

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