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香港城市大学支春义教授课题组综述:用于水系可充电锌离子电池的金属/共价有机框架

中国科学:化学 中国科学化学 2023-07-04
锂离子电池(LIBs)因其高工作电压、高能量密度和长循环寿命而成为最成功的储能系统之一。然而,随着近几十年来LIBs的广泛使用,锂资源面临枯竭的风险。因此,有必要寻找LIBs的替代品,以满足未来大规模储能系统的需求。水性可充电锌离子电池(ARZIBs)因其竞争力、低成本和高安全性,被认为是后锂离子电池时代很有前途的继任者。鉴于金属有机骨架(MOFs)和共价有机骨架(COFs)的可调组成、有序多孔通道和可控结构,这些骨架被视为开发高性能ARZIB的潜在材料。

最近,支春义教授课题组对MOFs/COFs基材料在水系可充电锌离子电池中的研究进程和最新进展进行了总结。本文中,作者重点介绍了当前MOF/COFs材料在ARZIBs中的研究进展,包括MOF/COFs的电极材料设计、Zn2+在MOFs/COFs中的存储机理、使用MOFs/COFs控制Zn2+的沉积行为,以及使用MOFs/COFs作为隔膜和固体电解质。此外,归纳了MOFs/COFs材料在ARZIBs中的应用面临的问题和挑战,包括发展简单的大规模的制备方法、采用先进的原位表征技术、合理地设计孔道和结构等,为MOF/COF基材料在ARZIBs中的开发和发展提供了方向。

该研究结果以“Metal/covalent organic frameworks for aqueous rechargeable zinc-ion batteries”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry

Citation:Hong H, Guo X, Zhu J, Wu Z, Li Q, Zhi C. Metal/covalent organic frameworks for aqueous rechargeable zinc-ion batteries. Sci China Chem, 2023, 66, https://doi.org/10.1007/s11426-023-1558-2.

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 【通讯作者简介】

支春义,香港城市大学教授,博士生导师。2004年中科院物理所取得博士学位,随后到日本物质材料研究机构工作,历任博士后研究员,研究员(faculty)以及主任研究员(永久职位)。目前在香港城市大学材料科学与工程系任教授,松山湖材料实验室兼职研究员及郑州大学兼职教授。研究方向为可穿戴柔性电存储器件,包括锌基电池、水系电解质、高安全电池和金属空气电池等,致力于为各种柔性器件和可穿戴器件系统提供柔性电源解决方案。到目前为止,已发表SCI论文300余篇,他引超过19000次(ISI),H因子为77,专利授权70项,编辑著作两本。支春义博士是Clarivate Analytics全球高被引科学家(2019,材料科学),香港青年科学院member, International Academy of Electrochemical Energy Science理事,获得城大校长奖,青年杰出研究奖,NML研究者奖,北京市自然科学一等奖。

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