近日，山东大学前沿交叉科学青岛研究院-分子科学与工程研究院吴昊、邓伟侨教授团队在锂离子电池储能研究中取得进展，相关成果以“Dual-conductive metal-organic framework@MXene heterogeneity stabilizes lithium-ion storage”为题发表在国际知名期刊Journal of Energy Chemistry（化学一区，IF：13.599）。山东大学为该论文的唯一完成单位，前沿交叉科学青岛研究院2019级博士生孙兰菊为第一作者，邓伟侨教授和吴昊教授为共同通讯作者。
便携式电子产品和电动汽车的快速发展对发展高能量密度锂离子电池（LIBs）愈发迫切。金属有机骨架（MOF）材料因其大的比表面积，可调节的孔结构和丰富的氧化还原位点有望作为高能量密度电极材料，受到研究者的广泛关注。虽然一些MOFs材料表现出较高的本征导电性，但较差的Li吸附能（ΔEa）阻碍了其在LIBs中的应用。因此，设计具有合适能带和电子结构的MOFs电极材料并提高其ΔEa对实现高容量和长持久性LIBs至关重要。该项研究通过制备一种导电的二茂铁基MOF（NF-MOF）并引入Ti3C2Tx MXene优化了电子结构和ΔEa，从而大大提高了其Li+存储能力。密度泛函理论（DFT）计算表明，电荷在界面区从MXene向 NF-MOF转移，异质界面相互作用增强了ΔEa，从而显著提高了Li+存储的能力和稳定性。所制备的导电异质结NF-MOF@MXene作为负极表现出高的比容量和优异的循环稳定性，在5 A g-1循环5000次后容量保持率为80%，优于单组分的MXene和MOF。将该负极与商业NCM 532正极组成全电池，表现出高的能量密度(611 Wh kg-1)和功率密度(7600 W kg-1)。该工作为设计稳定、高容量的LIBs电极材料提供了指导。
上述工作得到山东大学齐鲁青年学者项目，山东省自然科学基金，以及国家重点研发计划和山东省中央引导地方科技发展资金项目等的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.09.035
