导电聚合物-MOF复合材料与比较组材料在充放电过程中的优劣比较以及在高倍率10.0C下长循环探测曲线

化学优秀期刊《德国使用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.），近日在线发表化学与分子科学学院邓鹤翔、柯福生团队锂硫电池（Li-S）冲破性研究成果。

该研究采用导电聚合物(CP)和金属有机框架（MOF）作为复合电极，首次实现Li-S电池在16.8A/g充放电电流下1000周循环，揭示了MOF材料在电化学储能器件方面的巨大使用前景，被杂志社评选为VIP文章，并被选作内部封面展示。

论文题为Metal–OrganicFrameworksforHighCharge–DischargeRatesinLithium–Sulfurbatteries（《基于金属有机框架材料的高充放电速率锂硫电池》）。邓鹤翔、柯福生为通信作者，博士生江浩庆、硕士生刘晓晨为共同第一作者。其他作者包括研究生邬玉珊、宫煊、舒于飞。

长期以来，MOF材料的使用聚集在气体分离、存储、催化等范畴。受导电性限制，MOF在电化学使用方面的关注较少。要怎么样充足发挥MOF极性孔道传输离子的优点，提升导电性具有决定性意义。传统路径是笔直设计合成导电MOF，研究人员没有采用这一路径，而是将导电聚合物与MOF复合，成功将导电率提升7个数量级。该复合材料作为锂硫电池阴极，在10.0C（16.8A/g）大电流密度下充放电循环1000次后仍有440mAh/g的容量，倍率性能优于传统碳基载硫材料。通过比较多种孔道拓扑结构，研究人员首次发现了MOF的孔道结构对其高倍率下的电化学性能有紧要影响，具有通透十字交织结构的MOF非常利于离子扩散，其大倍率充放电性能最佳。