导电金属有机框架材料的研究进展
董晓, 杨悦, 王深, 郝晓方, 王玉霞, 程鹏
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240388
金属有机框架材料是一类具有高比表面积的无机-有机杂化晶态材料,传统的金属有机框架材料由于其导电性较差,在电子器件领域的应用受到限制。近期研究表明,通过引入含有特定共轭结构的配体以增强其导电性等设计策略,能够成功制备出具有较高导电性的金属有机框架材料,从而拓展了其应用范围。本文系统总结了导电金属有机框架材料的设计策略、表征方法、研究进展以及其最新应用,并详细探讨了该研究领域中存在的挑战及其未来的发展方向。
关键词: 无机-有机杂化材料, 导电金属有机框架, 导电性
无碳酸乙烯酯电解液定向构筑正极电解质界面相实现高电压钴酸锂的宽温域稳定运行
彭羽, 陈嘉威, 殷悦, 曹永杰, 廖莫愁, 王丛笑, 董晓, 夏永姚
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100087
提升钴酸锂(LCO)正极的充电截止电压是提高锂离子电池(LIBs)能量密度的直接策略。然而,高电压下正极-电解质界面相(CEI)的不稳定性严重制约了高能量密度LIBs的发展。因此,本研究利用无碳酸乙烯酯(EC)的电解液设计,通过构建兼具化学稳定性与机械强度的氟/硼复合CEI以提升界面稳定性。采用碳酸丙烯酯(PC)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为溶剂,增强电解液的抗氧化稳定性,促进CEI中氟化锂(LiF)组分的生成,提升其机械强度。同时,引入双草酸硼酸锂(LiBOB)添加剂,在CEI中形成含硼交联聚合物(LiBxOy)组分,以其柔性结构特征弥补LiF层的不足之处。最终,构建出具有富无机相(LiF和Li2C2O4)嵌入含硼类聚合物(LiBxOy)基体结构的刚柔并济CEI。这种CEI其兼具结构致密性、良好的机械稳定性与电化学稳定性等优点,有效抑制高电压下LCO的界面副反应及不可逆结构退化。实验结果表明,无EC的PC基电解液使LCO正极在4.6 V高截止电压下展现出优异的电化学性能,0.5C倍率循环200次后容量保持率达82%。此外,石墨||LCO全电池在4.5 V截止电压下表现出显著提升的循环稳定性,并实现−40 – 80 ℃宽温域范围内的稳定运行,验证了该优化电解液衍生的刚柔并济CEI的有效性。本研究突破传统EC基电解液设计范式,为开发高性能、宽温域及可持续PC基电解液提供了新思路。
关键词: 高电压电解液, 无碳酸乙烯酯电解液, 添加剂, 钴酸锂, 正极-电解质界面相
气相SiO2复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池
裘科, 王凤梅, 廖莫愁, 朱科润, 陈嘉威, 张威, 夏永姚, 董晓, 王飞
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304036
近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了具有高离子电导率和机械强度的聚丙烯酰胺聚合物骨架、具有丰富硅羟基的保水添加剂气相SiO2和对二氧化碳稳定的近中性电解液,制备了气相SiO2复合水凝胶聚合物电解质(SiO2-HPE)。所合成的SiO2-HPE聚合程度高,表面孔道丰富且元素分布均匀。SiO2表面丰富的硅羟基通过改变HPE中的氢键网络,加强了对水分子的束缚,SiO2-HPE因此展现出了良好的保水性、优异的机械性能和较高的离子电导率,是一种理想的柔性锌-空气电池电解质。基于SiO2-HPE组装的近中性锌-空气电池,在相对湿度为30%的条件下,循环寿命可达200 h。此外,基于SiO2-HPE的柔性近中性锌-空气电池器件在弯曲和剪切等特殊条件下都展现出优异的性能,并且可作为电源为不同的用电器供电,是一种极具潜力的下一代电化学储能器件。
关键词: 锌-空气电池, 水凝胶聚合物电解质, 近中性, 气相SiO2, 保水性

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