近日,我校化学与材料学院青年教师朱荣妹在《Advanced Science》期刊发表题为“Synergistic Ni-Co Metal Nodes in a Conjugated MOF-Modified Separator for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries”的研究论文。该研究通过构建具有面内d–π共轭结构和双金属协同效应的导电MOF材料,显著提升了锂硫电池的综合性能,为解决该类电池实际应用中的关键难题提供了新思路。
研究团队利用Ni–Co双金属协同的导电金属有机框架(MOF)材料对传统电池隔膜进行修饰,实现了对多硫化物穿梭效应的有效抑制和电化学反应动力学的显著增强。该材料借助Ni²⁺与Co²⁺之间的电子协同作用(d–π共轭与轨道耦合),增强了对多硫化锂(LiPSs)的化学吸附与催化转化能力,有效抑制穿梭效应并加速反应进程。同时,材料中规整的纳米孔道(约1.8 nm)可实现对多硫化物的物理阻隔,并保障锂离子Li⁺的高效传输;其共轭骨架本身的高导电性也有利于电子的快速转移,从而协同实现“阻硫通锂”的效果。
实验结果表明,基于该改性隔膜的锂硫电池在0.1 C倍率下展现出1148 mAh g⁻¹的高初始放电容量,在1 C下循环500周后,每圈容量衰减率仅为0.08%,表现出优异的循环稳定性与电化学性能。该工作为解决锂硫电池中多硫化物穿梭和反应动力学迟缓等关键问题提供了新材料设计与策略支持。
化学与材料学院硕士研究生徐远航为论文第一作者,庞欢教授与朱荣妹副教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目资助。