近日，化材学院材新能源材料与器件科研创新团队刘凡凡博士（第一作者）与马涛博士（通讯作者）在高性能复合锂金属负极研究中取得进展，相关研究成果以“A layered multifunctional framework based on polyacrylonitrile and MOF derivatives for stable lithium metal anode”为题发表在国际权威期刊《Journal of Energy Chemistry》(SCI收录，IF:13.1)。
文章信息：J. Energy. Chem. 2024, 93, 282-288
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.02.014
研究内容简介：
近年来，锂金属负极由于其高理论比容量（3860 mAh/g）和低电极电势（-3.04 V vs标准氢电极）等优势备受科研工作者关注。本研究工作针对锂金属负极存在的枝晶和体积膨胀等关键性问题，通过静电纺丝将聚丙烯腈有机层和金属-有机框架（MOF）衍生物无基层相结合设计了一种分层多功能的三维复合骨架（OPAN/CMOF）来构筑复合锂金属负极，调控金属锂的沉积行为。
结果表明，在该复合多功能骨架中，通过理论计算表明顶端的三维有机绝缘层（OPAN）能够有效地吸附锂离子并均匀化离子流分布，底部的三维多孔无机导电层（CMOF）可以诱导锂在此基体上均匀沉积。此有机/无机复合结构相结合可以有效地抑制锂枝晶的顶端生长现象并促进锂在底部三维骨架结构中均匀沉积，显著提高了复合锂负极的沉积/剥离寿命。相比较于单一性质的薄膜，该复合薄膜在锂金属沉积/剥离过程中表现了99.0%的库伦效率并稳定循环500圈，同时该复合锂负极在对称电池中能够稳定循环1300h。相应复合锂负极匹配的磷酸铁锂基全电池在1C电流下可以稳定循环500圈，在高性能复合锂金属负极方面表现出更优的潜在应用价值。
期刊简介：
《Journal of Energy Chemistry》（ISSN: 2095-4956）由中国科学院大连化学物理研究所，中国科学院成都有机化学研究所主办，是为国际能源领域最新研究成果的发布平台。期刊主要报道化石能源、电化学能、氢能、生物质能和太阳能转化等与化学相关方面的创造性的科研成果，以促进能源化学领域的学术交流，加速能源科学的探索研究和新能源技术的开发和应用，为促进能源化学科学技术的发展做出贡献的专业期刊。
（文/图：刘凡凡 初审：李宏林 终审：王小东）