开云体育官网手机版登录陈宏伟课题组在Angewandte Chemie发表研究成果

作者:杨振铭      单位:材料科学与工程开云体育官网手机版登录 发布时间:2023-02-22

近日,开云体育官网手机版登录材料科学与工程开云体育官网手机版登录陈宏伟课题组在Angewandte Chemie学术期刊发表了题为“Ion Co-storage in Porous Organic Frameworks through On-site Coulomb Interactions for High Energy and Power Density Batteries”的研究论文。Angewandte Chemie创刊于1888年,由Wiley-VCH出版社出版,是国际化学和材料领域最具影响力的顶级综合性刊物之一。

针对传统锂离子电极已接近其实际可用能量密度极限的挑战,陈宏伟课题组以多孔有机框架为研究对象,提出了“次级电化学活性模块”(SEBUs)组装的材料设计策略,实现了包括PF6?/Li+、OTF?/Mg2+、OTF?/Zn2+的多离子共储存。

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图:(a)SEBUs策略示意图;(b)阴阳离子共储存框架的化学结构。

该工作首次发现阴阳离子共储过程中存在的特殊动力学平稳期,表明阴阳离子的储存过程可以互相促进。详细研究表明,除了常见的离子—偶极相互作用之外,阳离子也可以通过框架内的阴离子—阳离子库仑相互作用获得额外的扩散驱动力,从而维持其快动力学。得益于此,有机框架电极材料具有大容量和快动力学的特征,有望突破传统锂离子电极的性能瓶颈。

为了进一步发挥电极的性能优势,研究人员通过激活高压的三嗪阴离子储存,实现了新颖的三重储存模式。该框架电极具有高达878 Wh/kg和28 kW/kg的电极能量和功率密度,且循环寿命超过20000次。该研究工作对开发高能量、高功率密度的新型电极材料具有指导意义。

上述研究的主体工作由材料科学与工程开云体育官网手机版登录2020级博士研究生孙文路完成。该研究得到了福建省和厦门市自然科学基金的资助,并得到开云体育官网手机版登录分析测试中心、中科院苏州纳米所纳米真空互联实验站、上海交通大学物质科学原位中心的支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300158



(编辑:侯斌)