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福師大/安徽工大AEM：ZIF及其衍生物在堿金屬-硫?qū)僭仉姵刂械难芯窟M(jìn)展

高能量密度堿金屬-硫?qū)僭兀⊿、Se 和Te）電池（AMCB）的商業(yè)化主要受到重復(fù)充電/放電循環(huán)過程中硫?qū)僭卣龢O體積膨脹、中間體的穿梭效應(yīng)和不穩(wěn)定的堿金屬負(fù)極的阻礙。多樣化的沸石咪唑酯骨架（ZIF）及其衍生物憑借其高導(dǎo)電通道、豐富的孔隙和空隙、分層結(jié)構(gòu)、大表面積和眾多活性/成核位點在解決上述問題方面顯示出優(yōu)勢。

在此，福建師范大學(xué)陳育明教授、吳軍雄及安徽工業(yè)大學(xué)馬連波等人綜述了ZIF 及其衍生物在AMCB的正極結(jié)構(gòu)、負(fù)極保護(hù)和中間層/隔膜設(shè)計方面的最新進(jìn)展。

首先，作者系統(tǒng)地研究了各種ZIF及其衍生物的合成方法、結(jié)構(gòu)/形態(tài)工程和成分調(diào)控。接下來，介紹了ZIFs及其衍生物在AMCBs中的多功能作用并詳細(xì)討論了其對AMCBs電化學(xué)性能的影響。作者特別關(guān)注結(jié)構(gòu)-組成-性能關(guān)系，旨在指導(dǎo)ZIF及其衍生物的合理設(shè)計。

更重要的是，總結(jié)和討論了剩余的挑戰(zhàn)和未來的研究方向。該綜述有望為用于新興儲能設(shè)備的ZIF及其衍生物的合理設(shè)計提供新方法。

圖1. 不同ZIF的晶體結(jié)構(gòu)和拓?fù)?/strong>

作者認(rèn)為未來的研究應(yīng)著眼于以下方向，以加速AMCBs的應(yīng)用：

（1）大規(guī)模合成ZIF及其衍生物對于其在AMCB中的應(yīng)用至關(guān)重要，應(yīng)開發(fā)高質(zhì)量、高成本效益的綠色合成方法；

（2）應(yīng)為AMCB探索含有不同金屬離子和有機連接體的新型ZIF及其衍生物；

（3）闡明ZIF及其衍生物在提高硫?qū)僭乩寐屎涂刂茐A金屬沉積方面的基本工作機制；

（4）探索源自ZIF的超細(xì)金屬及其化合物電催化劑的詳細(xì)工作機制；

（5）AMCBs的工作機制有待進(jìn)一步探索和確定；

（6）應(yīng)使用現(xiàn)實參數(shù)來評估 AMCB 的性能。

圖2. 基于ZIF的復(fù)合材料作為硫?qū)僭刂黧w

Recent Progress on Zeolitic Imidazolate Frameworks and Their Derivatives in Alkali Metal–Chalcogen Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103152

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