化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (2): 139-145.DOI: 10.6023/A20090442 上一篇    下一篇

研究展望

金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池及锂金属电池电解液中的应用

常智b,c, 乔羽b, 杨慧军b,c, 邓瀚b,c, 朱星宇b,c, 何平a, 周豪慎a,b,c,*()   

  1. a 南京大学储能材料与技术中心 现代工程与应用科学学院 固体微结构国家重点实验室 人工微结构科学与技术协同创新中心 中国南京 210093
    b 产业技术综合研究所(AIST) 能源技术研究所 筑波305-8568 日本
    c 日本国立筑波大学(University of Tsukuba) 系统与信息工程研究生院 筑波305-8573 日本
  • 投稿日期:2020-09-23 发布日期:2020-11-10
  • 通讯作者: 周豪慎
  • 作者简介:

    常智, 2017年4月于南京航空航天大学材料科学与技术学院取得硕士学位. 2020年9月于日本国立筑波大学和日本产业技术综合研究所(AIST)取得博士学位. 主要研究方向为高比能锂金属电池体系研发, 具体涉及: 锂-硫电池、锂金属负极以及相应的电解液/质体系.

    周豪慎, 1985年获南京大学物理系学士学位, 1994年获日本国立东京大学博士学位. 现任南京大学现代工程与应用科学学院教授, 长江学者. 兼任日本国立产业技术综合研究所(AIST)首席研究员、日本国立筑波大学教授. 兼任Science Bulletin常务副主编, Energy Storage Materials副主编. 长期从事能源材料、气体传感器、太阳能电池、超级电容器、二次电池、锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池、下一代储能器件等的研究和开发.

  • 基金资助:
    国家重点研究发展计划(2016YFB0100203); 国家自然科学基金(21673166); 国家自然科学基金(21633003); 国家自然科学基金(u1801252)

Applications of Metal-organic Frameworks (MOFs) Materials in Lithium-ion Battery/Lithium-metal Battery Electrolytes

Zhi Changb,c, Yu Qiaob, Huijun Yangb,c, Han Dengb,c, Xingyu Zhub,c, Ping Hea, Haoshen Zhoua,b,c,*()   

  1. a Center of Energy Storage Materials & Technology, College of Engineering and Applied Sciences, National Laboratory of Solid State Microstructures, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
    b Energy Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba 305-8568, Japan
    c Graduate School of System and Information Engineering, University of Tsukuba, 1-1-1, Tennoudai, Tsukuba 305-8573, Japan
  • Received:2020-09-23 Published:2020-11-10
  • Contact: Haoshen Zhou
  • Supported by:
    National Key Research and Development Program of China(2016YFB0100203); National Natural Science Foundation of China(21673166); National Natural Science Foundation of China(21633003); National Natural Science Foundation of China(u1801252)

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展. 通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷, 随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型, 使得锂离子电池的性能得到显著提升. 最后, 基于MOFs材料本身的特性, 还对MOFs材料在电化学储能领域中的后续应用进行了合理地前瞻性展望.

关键词: 金属有机框架(MOFs), 锂离子电池, 离子筛, 负极保护, 准固态电解质

This perspective summarizes the research progress of metal-organic frameworks (MOFs) materials used in lithium-ion battery/lithium-metal electrolytes. By summarizing several long-standing defects of lithium-ion batteries/lithium- metal batteries, MOFs materials are subsequently used as ion sieves, artificial electrode protective layers, quasi-solid electrolytes and used to adjust electrolytes’ configuration, the performance of batteries has been significantly improved. Finally, based on the characteristics of MOFs materials themselves, this perspective also makes a reasonable forward-looking outlook on the subsequent applications of MOFs materials in the field of electrochemical energy storage.

Key words: metal-organic framework (MOF), lithium-ion battery, ion sieves, negative electrode protection, quasi-solid electrolyte