福师大/安徽工大AEM：ZIF及其衍生物在碱金属-硫属元素电池中的研究进展

高能量密度碱金属-硫属元素（S、Se 和Te）电池（AMCB）的商业化主要受到重复充电/放电循环过程中硫属元素正极体积膨胀、中间体的穿梭效应和不稳定的碱金属负极的阻碍。多样化的沸石咪唑酯骨架（ZIF）及其衍生物凭借其高导电通道、丰富的孔隙和空隙、分层结构、大表面积和众多活性/成核位点在解决上述问题方面显示出优势。

在此，福建师范大学陈育明教授、吴军雄及安徽工业大学马连波等人综述了ZIF 及其衍生物在AMCB的正极结构、负极保护和中间层/隔膜设计方面的最新进展。

首先，作者系统地研究了各种ZIF及其衍生物的合成方法、结构/形态工程和成分调控。接下来，介绍了ZIFs及其衍生物在AMCBs中的多功能作用并详细讨论了其对AMCBs电化学性能的影响。作者特别关注结构-组成-性能关系，旨在指导ZIF及其衍生物的合理设计。

更重要的是，总结和讨论了剩余的挑战和未来的研究方向。该综述有望为用于新兴储能设备的ZIF及其衍生物的合理设计提供新方法。

图1. 不同ZIF的晶体结构和拓扑

作者认为未来的研究应着眼于以下方向，以加速AMCBs的应用：

（1）大规模合成ZIF及其衍生物对于其在AMCB中的应用至关重要，应开发高质量、高成本效益的绿色合成方法；

（2）应为AMCB探索含有不同金属离子和有机连接体的新型ZIF及其衍生物；

（3）阐明ZIF及其衍生物在提高硫属元素利用率和控制碱金属沉积方面的基本工作机制；

（4）探索源自ZIF的超细金属及其化合物电催化剂的详细工作机制；

（5）AMCBs的工作机制有待进一步探索和确定；

（6）应使用现实参数来评估 AMCB 的性能。

图2. 基于ZIF的复合材料作为硫属元素主体

Recent Progress on Zeolitic Imidazolate Frameworks and Their Derivatives in Alkali Metal–Chalcogen Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103152

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福师大/安徽工大AEM：ZIF及其衍生物在碱金属-硫属元素电池中的研究进展

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