清华大学何向明/徐宏AFM：捕水MOF实现富镍电池的稳定循环

富镍（Ni）正极材料使用大量镍而不是钴（Co），同时还能提高电池电压，因此是开发高能量密度电池的代表性材料。然而，富镍电池容易发生镍浸出和性能下降；稳定的循环需要严格控制电解液中的H₂O/HF含量。

图1. MOF-801的作用示意

清华大学何向明、徐宏等报告了利用一种新兴的H₂O捕获金属有机框架(MOF)，实现了富镍电池在含H2O电解液中的稳定循环。

研究发现，MOF-801对HF（介 -88.53和-70.19 kJ mol^-1之间）和H₂O（介于-47.61和-21.43 kJ mol^-1之间）具有相对较高的吸附能，可减少电解液中的杂质。另一方面，MOF-801能有效抑制锂枝晶的形成并稳定锂金属负极。

图2. MOF-801@PP隔膜的制备

因此，MOF-801隔膜可使采用含有300 ppm H₂O电解液的NCM622甚至NCM811电池在0.2 C下循环200次后分别保持91.4%和81%的初始容量，这是对传统电池系统的巨大改进。

总体而言，该研究结果揭示了MOF-801在高能量密度电池中的关键作用，将激发人们对MOF在锂电池中不可或缺的应用的深入探讨。

图3. Li|NCM811电池的电化学性能

Water Harvesting MOF Enables Stable Cycling of Nickel-Rich Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307746