综述：从结构到性能：探索基于金属有机框架（MOF）的电解质以提高钠离子电池的导电性

《Advanced Materials》：From Structure to Performance: Exploring MOF-Based Electrolytes for Enhanced Sodium-Ion Battery Conductivity

钠离子电池中金属有机框架（MOF）电解质通过高孔隙率（6-12?）促进钠离子均匀扩散并降低活化能（1.23→0.36eV），结合可调功能基团抑制枝晶并提高循环稳定性，框架柔性增强机械性能，实现离子电导率>10?? S/cm，多路径扩散系数提升达43倍。

　　

摘要

储能系统（ESSs）对于维持工业增长以及满足便携式和大规模应用不断增长的需求至关重要。钠离子电池（SIBs）利用丰富的钠资源，成为成本较高的锂离子电池（LIBs）的替代方案，但面临能量密度低、离子传输速度慢和循环稳定性有限的挑战。本文深入探讨了金属有机框架（MOFs）作为下一代电解质的可能性，这些框架能够通过特定机制应对这些挑战。高孔隙率和有序的离子通道（6–12 ?）有助于钠离子（Na⁺）的均匀扩散，将激活能从1.23 eV降低到0.36 eV，从而直接提高功率密度。具有可调电负性的功能基团可实现选择性离子传输并抑制电池内部枝晶的形成，进而提升循环稳定性。金属有机框架的多功能性使其能够与聚合物和离子液体结合使用，从而实现超过10^?4 S cm^?1的离子导电率，进一步提高能量密度。电荷传输既可以通过化学键进行，也可以通过空间结构实现；后者方法可使扩散系数提高多达43倍。通过整合这些研究发现，本文建立了一个系统的结构-性能框架：孔隙几何结构决定了离子导电性，功能基团控制离子的选择性，而框架的柔韧性则影响了循环过程中的机械稳定性。从经验探索到理性设计，这种金属有机框架电解质的发展为开发可扩展、安全且高性能的钠离子电池提供了指导原则和未来发展方向。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。