综述:从历史到未来:下一代锂离子电池用MOF/石墨烯基复合负极的简要综述

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》:From History to Horizons: A Brief Review of MOF/Graphene-Based Composite Anodes for Next-Generation Lithium-Ion Batteries

【字体: 时间:2025年11月08日 来源:ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING 2.9

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  锂离子电池因石墨烯与金属有机框架(MOFs)复合电极材料的创新而获得性能突破,解决了高能量密度、安全性和循环寿命的难题。摘要:

  

摘要

锂离子电池(LIBs)的快速发展深刻改变了现代储能技术,使其在从便携式电子设备到电动汽车以及大规模电网等各种应用中得到广泛应用。然而,随着对更高能量密度、更好安全性和更长使用寿命的需求不断增长,人们需要开发超越传统石墨的先进电极材料。在探索的各种策略中,石墨烯和金属有机框架(MOFs)因其互补的特性(包括高导电性、可调孔隙率和结构多样性)而备受关注。将MOFs与石墨烯结合到复合阳极中,已成为一种有吸引力的方法,通过结合坚固的结构稳定性和高效的电子与离子传输路径来提升锂存储性能。在这篇综述中,我们首先回顾了LIBs的历史发展,并总结了传统系统的基本组成和储能机制。接着,我们系统地概述了阳极材料,重点介绍了石墨烯和MOFs的储能机制,并全面讨论了基于MOF/石墨烯的复合阳极及其最新进展。通过整合材料设计、性能优化和机制理解方面的研究成果,本文突出了MOF/石墨烯混合物的优势和挑战。最后,我们提出了高性能阳极合理设计的未来发展方向,旨在为下一代锂离子电池的研发提供灵感,以实现更高的容量、更强的耐用性和更好的安全性。

锂离子电池(LIBs)的快速发展深刻改变了现代储能技术,使其在从便携式电子设备到电动汽车以及大规模电网等各种应用中得到广泛应用。然而,随着对更高能量密度、更好安全性和更长使用寿命的需求不断增长,人们需要开发超越传统石墨的先进电极材料。在探索的各种策略中,石墨烯和金属有机框架(MOFs)因其互补的特性(包括高导电性、可调孔隙率和结构多样性)而备受关注。将MOFs与石墨烯结合到复合阳极中,已成为一种有吸引力的方法,通过结合坚固的结构稳定性和高效的电子与离子传输路径来提升锂存储性能。在这篇综述中,我们首先回顾了LIBs的历史发展,并总结了传统系统的基本组成和储能机制。接着,我们系统地概述了阳极材料,重点介绍了石墨烯和MOFs的储能机制,并全面讨论了基于MOF/石墨烯的复合阳极及其最新进展。通过整合材料设计、性能优化和机制理解方面的研究成果,本文突出了MOF/石墨烯混合物的优势和挑战。最后,我们提出了高性能阳极合理设计的未来发展方向,旨在为下一代锂离子电池的研发提供灵感,以实现更高的容量、更强的耐用性和更好的安全性。

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