谭华桥/李阳光/张江威AFM：三维共价聚氧化钒酸有机框架作为高性能锂离子电池负极

聚氧化金属酸盐（POMs）作为一类独特的具有优异多电子氧化还原特性和定义明确的金属氧化物团簇，在能量存储和转换领域引起了广泛关注，但要实现其高度均匀稳定的单分散性仍具有挑战性。

图1 材料表征

东北师范大学谭华桥、李阳光、内蒙古大学张江威等首次以聚氧钒酸盐（POV）–(NH₄)₂[VIV₃VV₃O10{NH₂C(CH₂O)₃}₃]（tris-V₆O₁₉）为节点，通过绿色水热合成方法成功获得了三维共价聚氧钒酸盐有机框架（POF-1）。

全散射原子对分布函数（PDF）中短程结构分辨率表明，在POF-1中，tris-V₆O₁₉团簇成功地单分散并作为节点共价连接到POF-1中，POF-1呈现出三维非互穿二维拓扑结构。开放且相互连接的多孔结构使每个tris-V₆O₁₉团簇都能充分暴露，从而有利于V^IV/V^V活性成分的完全利用，并促进表面快速传质。

图2 电化学性能研究

因此，POF-1作为锂离子电池（LIBs）的负极表现出了优异的电化学性能，在0.1 A g^-1的电流密度下实现了887.4 mAh g^-1的高可逆比容量。同时，它还具有长期循环稳定性，1000次循环后容量保持率高达92%。

电化学机理和密度泛函理论（DFT）计算表明，tris-V₆O₁₉中的V中心和有机1,4-双（3-二甲基氨基-1-氧代丙基-2-烯基）苯（BDOEB）链接剂的羰基（C═O）是主要的活性位点，每个POF-1最小片段可储存多达14个锂离子。此外，当应用于钠离子电池（SIBs）时，POF-1也表现出优异的性能，在0.05 A g^-1的条件下，其可逆比容量达到257.7 mAh g^-1，在储能领域具有巨大的应用潜力。

图3 动力学研究

3D Covalent Polyoxovanadate-Organic Framework as Anode for High-Performance Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306598