锂硫电池作为锂离子电池中最有潜力的体系，其理论比容量可达1675 mAh g^-1，远高于现在广泛使用的锂离子电池，而且单质硫的含量丰富，环境友好、成本低廉、原料广泛。这些优点使得锂硫电池被认为是极具潜力的二次电池之一。然而，现在的研究表明，硫含量以及多硫离子穿梭效应以及缓慢的动力学问题导致锂硫电池的发展与推广，因此，制备出高性能的锂硫电池电极材料是亟待解决的问题之一。

金属有机框架（Metal-Organic Frameworks）材料，简称MOFs材料，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的一种新型多孔杂化材料。因其比表面积大、多孔性、孔隙可调节性、易于功能化等优势在能源、气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域都有重要的应用前景。MOFs材料独特的结构优势使其在锂硫电池中的应用十分被看好，而其衍生物也逐渐被开发用于能量存储材料。在已有的报道中，MOFs材料在作为固硫的正极材料直接应用在锂硫电池中时，常常会被MOFs材料弱的导电能力限制，导致电池的性能衰退。

近日，上海大学赵宏滨教授（点击查看介绍）与上海交通大学王久林教授（点击查看介绍）团队合作，通过室温合成MOFs材料作为前驱体，通过两步煅烧和酸化处理的方法，成功制备了比表面积较大的含碳多孔双金属钴酸镍材料，并应用在锂硫电池中。

经过酸化处理后制得的含碳多孔双金属钴酸镍材料在煅烧后仍能够保持前驱体的框架结构，且拥有较大的比表面积，因此，能够“储存”更多硫的同时还可以降低锂硫电池的“穿梭效应”，提高电池的性能。其中双金属钴酸镍氧化物能够提供极性活性位点，与极性的多硫化锂产生较强的相互作用，更有效地阻止了多硫的溶解。此外，除颗粒外层的碳为材料提供了良好的导电性能外，钴与镍之间的协同作用也可以大大提高正极材料的电导率，这些都有利于电荷的传输、促进电化学反应的进行。该材料的电化学测试表明：在0.5C的电流条件下，材料的比容量最高可达977 mAh g^-1，循环500圈后任仍然可以保存673 mAh g^-1的比容量。最重要的是，这项研究为通过MOFs材料作为前驱体合成多孔双金属氧化物并推广其在其他储能电池领域研究提供了一种新的方法和思路。

相关结果发表在Batteries & Supercaps 上，第一作者为张璇，通讯作者为赵宏滨、方建慧、叶代新。

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Co-Ni binary-metal oxide coated with porous carbon derived from metal-organic framework as host of nano-sulfur for high performance lithium-sulfur batteries

Xuan Zhang, Yu Fan, Muhammad Arif Khan, Hongbin Zhao, Daixin Ye, Jiulin Wang, Baohua Yue, Jianhui Fang, Jiaqiang Xu, Lei Zhang, Jiujun Zhang

Batt. Supercaps, 2019, DOI: 10.1002/batt.201900121

导师介绍

赵宏滨

https://www.x-mol.com/university/faculty/12466

王久林

https://www.x-mol.com/university/faculty/12576

（本稿件来自Wiley）