马廷丽教授、孟宪赫博士，JMCA综述：MOFs及其衍生物作为锡基负极材料在锂/钠离子电池中的应用- 大数跨境

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马廷丽教授、孟宪赫博士，JMCA综述：MOFs及其衍生物作为锡基负极材料在锂/钠离子电池中的应用

科学材料站

2021-11-09

导读：本文综述了Sn-MOFs和MOFs衍生锡基负极材料的最新进展，归纳了这些材料的合成、结构与电化学性能

文章信息

MOFs及其衍生物作为锡基负极材料在锂/钠离子电池中的应用

第一作者：刘凯元

通讯作者：马廷丽，孟宪赫

单位：中国计量大学

研究背景

锂/钠离子电池的锡基负极材料由于高理论比容量受到了广泛的关注，然而其充放电过程中的巨大体积变化仍是一个亟待解决的问题。金属有机骨架（MOFs）拥有高比表面积、可调节的孔径等特点，在储能、催化、传感等领域有广阔的应用前景。

此外，以MOFs为前驱体，可制备形态多样的衍生物。近年来，新出现了许多锡基MOFs（Sn-MOFs）和MOFs衍生的锡基复合物用作锂/钠离子电池负极材料的报道，为新型锡基负极的合成开辟了新途径。

文章简介

本文中，来自中国计量大学的马廷丽教授课题组在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A上发表了题为“MOFs and their derivatives as Sn-based anode materials for lithium/sodium ion batteries”的综述文章。

综述了Sn-MOFs和MOFs衍生锡基负极材料的最新进展，归纳了这些材料的合成、结构与电化学性能，分析了抑制锡体积膨胀的有效手段，展望了这一研究方向的发展前景。该工作对于金属有机框架材料在LiBs和SIBs中的应用具有重要的指导意义。

图1. 综述示意图

本文要点

要点一：Sn-MOFs的结构、合成与储锂性能

总结了已报道的Sn-MOFs的种类、结构与合成。其中重点介绍了Sn-BDC（BDC：对苯二甲酸）这一被报道最多的Sn-MOFs。

图2. Sn-BDC的结构与合成

总结了Sn-MOFs的电化学性能。其中重点介绍了Sn2(dobpdc)（dobpdc= 4,4'-二羟基-3,3'联苯二甲酸）这一性能优异的新型Sn-MOFs的结构与储锂机制。

图3. Sn2(dobpdc)的结构与储锂性能

要点二：Sn-MOFs衍生锡基负极材料的合成与储锂/钠性能

介绍了多种Sn-MOFs衍生锡基负极材料，包括锡氧化物、锡氧化物/碳复合材料、锡硫化物/碳复合材料以及多组分复合材料；涉及了煅烧、化学气相转化、静电纺丝等多种合成手段；分析了它们拥有优异锂/钠储存性能的机制。

图4. 各类Sn-MOFs衍生锡基负极材料

要点三：其他MOFs衍生锡基负极材料的合成与储锂/钠性能

除Sn-MOFs外，其他MOFs如ZIF-8、ZIF-67等也可作为锡基负极材料的前驱体。锡元素可通过非原位或原位的方法引入，涉及了溶液吸收法和无溶剂煅烧法。

图5. 其他MOFs衍生锡基负极材料

要点四：展望了将来可能的发展方向

例如，发展Sn-MOFs的储钠应用，提高Sn-MOFs的导电性，使用更多的原位/非原位表征技术以加强微观机理研究，探索更多的配体类型和结构形式，以及更通用和低成本的合成策略等等。

文章链接

MOFs and their derivatives as Sn-based anode materials for lithium/sodium ion batteries

https://doi.org/10.1039/D1TA06996A

通讯作者简介

马廷丽教授

马廷丽教授于1999年获日本九州大学化学系博士学位，目前在中国计量大学和日本九州工业大学带领研究团队开展无机和有机太阳能电池、锂/钠离子电池、燃料电池、催化剂、制氢和纳米半导体等领域新材料的开发和应用；主持国家自然科学基金重大研究计划项目、科技部863计划等项目10余项；以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Angew Chem. Int. Ed.，Adv. Mater，Energy Environ. Sci.等国际期刊上发表论文200余篇，总引用数14000余次，H指数61。

课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/ma_tingli

孟宪赫博士

孟宪赫于2019年在北京科技大学取得了物理学博士学位，目前在中国计量大学材料与化学学院任讲师；主要研究领域为锂/钠离子电池的先进电极材料和固体电解质，以及通过先进大科学装置进行计量测试和表征机理的相关研究。已在在 J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Eneg. Mater.，J.Alloy. Compd.等学术期刊发表论文20余篇；参与了国防科技重大专项和多项国家自然科学基金项目。

第一作者简介

刘凯元中国计量大学材料与化学学院硕士研究生

研究领域为锂/钠离子电池锡基负极材料。