扬大庞欢AM：MOF对锂硫电池性能的影响：形状or粒径？

2023年10月13日上午10:55 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 14

形状和尺寸可控的金属有机骨架（MOFs）在锂硫电池中显示出巨大的潜力。然而，形状和比容量之间的关系以及MOF粒度对循环稳定性的影响尚未完全确定。

扬州大学庞欢等通过改变反应溶剂及其体积比，利用共溶剂法成功地制备了具有各种形状的微/纳米级MIL-96-Al，包括六方片状晶体（HPC）、六方双锥晶体（HBC）和六方棱柱双锥晶体（HPBC），并研究了它们作为硫载体对锂硫电池性能的影响。

图1 材料的形貌表征

当HPC、HBC和HPBC在锂硫电池中用作硫载体时，由于不同的暴露平面，不同的形状决定了对穿梭效应和硫固定的不同抑制作用。密度泛函理论（DFT）计算表明，在充放电过程中，具有高度暴露（101）面的HBC形状能够有效地吸附多硫化锂（LPS）。

图2 对LPS的吸附能力

此外，作者通过改变共溶剂的相对比例，制备了不同粒径的HBC样品。当这些MIL-96-Al晶体用作硫载体材料时，研究发现尺寸较小的HBC晶体具有较高的初始容量。

这些研究表明，不同的晶面对LPS具有不同的吸附能力，并且应考虑MOF的粒径来选择合适的硫载体。更广泛地说，这项工作为设计锂硫电池中的硫载体提供了一种策略。

图3 不同尺寸HBC的电化学性能

MIL-96-Al for Li-S battery: shape or size? Adv. Mater. 2021. DOI: 10.1002/adma.202107836.

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