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華南師大EEM：含納米框架超結(jié)構(gòu)的三金屬M(fèi)OF作為高性能儲鋰負(fù)極

金屬有機(jī)框架（MOF）由于具有多個(gè)氧化還原活性位點(diǎn)和突出的結(jié)構(gòu)兼容性，可作為鋰離子電池的主要負(fù)極。然而，較差的電子導(dǎo)電性和較差的循環(huán)性阻礙了它們的進(jìn)一步實(shí)施。

在此，華南師范大學(xué)林曉明副教授、巴基斯坦國家科技大學(xué)（NUST）Zeeshan Ali等人提出了一種通過結(jié)構(gòu)演化合成具有納米框架超結(jié)構(gòu)（Fe-Co-Ni NFS）的三金屬Fe-Co-Ni MOFs的方法，用于鋰存儲的多功能負(fù)極材料。

由于最佳的成分和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，F(xiàn)e-Co-Ni NFSs實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能，具有優(yōu)異的比容量（1030 mAh g^-1 @ 0.1 A g^-1）、出色的倍率容量（414 mAh g^-1@ 2 A g^-1）和延長的可循環(huán)壽命（1 A g^-1下1000次循環(huán)后容量為489 mAh g^-1）。

圖1. Fe-Co-Ni NFS負(fù)極的電化學(xué)性能

實(shí)驗(yàn)和理論研究都表明，多組分金屬中心可以提高電子電導(dǎo)率，賦予多個(gè)活性位點(diǎn)，并在能量上有利于鋰吸附。

此外，F(xiàn)e-Co-Ni NFSs 的納米框架超結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)對體積膨脹的應(yīng)力緩沖作用并防止電極粉化，進(jìn)一步提高鋰存儲能力。這項(xiàng)工作為鋰離子電池的高性能MOF負(fù)極材料的開發(fā)提供了參考。

圖2. 三金屬Fe-Co-Ni MOFs的DFT計(jì)算研究

Trimetallic metal-organic framework nanoframe superstructures: A stress-buffering architecture engineering of anode material towards boosted lithium storage performance, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12284

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