开发高容量的零应变电极材料对于锂离子电池(LIBs)至关重要。
同济大学杨金虎等报告了一种通过新型金属有机框架（MOF）衍生的单原子催化策略，来构建的具有独特零应变特性和高锂存储容量的Si/C复合材料。
所得Si/C复合材料(Si NDs⊂MDN)由嵌入MOF衍生纳米反应器(MDN)中的超小硅纳米点(ND，直径约3 nm)组成。作为LIBs负极它具有一系列优势：
1)零应变特性和高结构稳定性，具有优异机械稳定性的多孔MDN将超小Si NDs包裹在纳米孔中，可以有效地适应Si NDs的体积膨胀/收缩，几乎消除了锂化/脱锂过程中Si/C复合材料的体积变化；
2)高容量，复合材料中具有高比表面积和高Si负载量（30.60 wt%）的超小Si NDs赋予了高锂存储容量；3)出色的倍率性能，MDN 内相互连接的纳米孔为锂离子的快速扩散提供了连续的通道，有利于锂的快速储存。
因此，大量的实验表征和机械模拟证明了其零应变特性。得益于上述优势，Si NDs⊂MDN在半电池中表现出优异的循环稳定性和高可逆容量（0.1 A g-1下100次循环后为1327 mAh g-1），在全电池中显示出高能量密度（300次循环后为366 Wh kg-1），可与最先进的半锂离子电池相媲美或远远超过商业全电池。
这项工作为具有长循环寿命的高能锂离子电池提供了一种很有前景的新型硅基负极材料，可用于实际能源应用。
Zero-Strain High-Capacity Silicon/Carbon Anode Enabled by a MOF-Derived Space-Confined Single-Atom Catalytic Strategy for Lithium-Ion Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202200894
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