中国科学院电工所马衍伟研究员团队：金属有机框架及其衍生物在锂离子电容器应用中的研究进展

学术 2024-11-06 09:19 浙江

研究背景

近年来，锂离子电容器（LICs）因其兼具高能量密度和高功率密度的优势，逐渐成为下一代储能器件的研究热点。LICs巧妙地结合了传统可充电电池的高能量密度与超级电容器的优异功率密度和长循环寿命，能够有效满足日益增长的能量存储需求。然而，LICs的发展仍面临诸多挑战，尤其是正负极之间的动力学不匹配和容量失衡问题，限制了其性能的进一步提升。金属有机框架（MOFs）及其衍生物因其超大比表面积、独特的孔道结构以及可调控的功能位点，展现出在提升LICs性能方面的巨大潜力。MOFs衍生的炭材料具备优良的电子导电性和大的比表面积，有助于提高储能能力和离子传输速度，而MOFs衍生的过渡金属氧化物则凭借其高比容量和电化学稳定性，在电容性能提升方面也具有重要作用。通过将MOFs及其衍生物应用于LICs，有望实现高效能量存储，并进一步推动储能技术的发展。

工作简介

本综述系统回顾了金属有机框架（MOFs）及其衍生物在锂离子电容器（LICs）中的应用进展。文章首先介绍了LICs的基本工作原理和结构，深入分析了MOFs材料在提升LICs性能中的关键优势，随后探讨了多种MOFs的合成策略和配体选择方法，以及它们在优化电极材料性能中的应用。基于原始MOFs材料的独特结构优势，MOFs衍生物也因其进一步提升的电导率和比表面积而备受关注。MOFs衍生的炭材料显著增强了电荷存储和离子传输效率，而MOFs衍生的金属氧化物则通过更高的比容量和优异的电化学稳定性，进一步提升了LICs的储能能力。此外，详细分析了MOFs衍生的金属化合物与炭材料的协同效应，展示了它们在电容型和法拉第反应中的双重优势。最后，本文总结了MOFs在LICs应用中的挑战，并展望了未来的研究方向。

New Carbon Materials

文章信息

Zhao Sha-sha, Zhang Xiong, Li Chen, An Ya-bin, Hu Tao, Wang Kai, Sun Xian-zhong, Ma Yan-wei. The application of metal－organic frameworks and their derivatives for lithium-ion capacitors. New Carbon Materials, 2024, 39(5):872-895.

赵沙沙, 张熊, 李晨, 安亚斌, 胡涛, 王凯, 孙现众, 马衍伟. 金属有机框架及其衍生物在锂离子电容器中的应用。新型炭材料（中英文）, 2024, 39(5):872-895.

DO1:10.1016/S1872-5805(24)60873-5

通讯作者简介

马衍伟，中国科学院电工研究所副所长、研究员。国家杰出青年科学基金获得者（2010年），国家“万人计划”领军人才，国务院政府特殊津贴专家。目前担任国家重点研发计划项目首席科学家、科技部重点领域创新团队负责人、中国超级电容产业联盟副理事长。长期从事实用超导材料、高比能超级电容器及关键材料研究，已发表SCI论文400多篇，连续4年入选爱思唯尔中国高被引学者”榜单，出版学术专著2部（科学出版社），获得90多项发明专利授权。获十大中国科学年度新闻人物（2019）、中国科学院先进工作者、中科院优秀教师奖等称号。培养博士研究生23名，其中有9人获得中科院优秀博士学位论文，2人获得中科院院长特别奖，8人次获得中科院院长优秀奖。

张熊，中国科学院电工研究所研究员，中国科学院大学岗位教授，博士生导师。入选中国科学院青年创新促进会会员、北京市科技新星。长期从事超级电容器储能技术及高性能电极材料应用基础研究，系统开展了高品质石墨烯的规模化制备，高比能锂离子电容器的研制、建模仿真及应用示范。先后主持国家自然科学基金、北京市重点研发计划、中科院洁净能源创新研究院重点合作基金等科研项目。荣获中国科学院卢嘉锡青年人才奖、2020年北京市自然科学奖二等奖。在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater.、Sci. Bull.等期刊上发表论文200余篇，授权国家发明专利30余项，出版《锂离子电容器》学术专著一部。

孙现众，中国科学院电工研究所研究员，博士生导师。兼任中国超级电容产业联盟副秘书长、青年理事会秘书长。主要从事锂离子电容器和高功率储能器件的复合电极制备、器件结构与功能调控、储能机制、热电耦合和新体系与新机制等方面的应用基础研究，发表学术论文90余篇，国家发明专利授权20余项，主持或作为项目骨干参与多项国家级及省部级项目。

期刊官网：

http://xxtcl.sxicc.ac.cn/

国际版主页：

https://www.sciencedirect.com/journal/new-carbon-materials

扫码关注

九月节，露气寒冷，将凝结也

研理云服务器

业务介绍

研理云，研之成理旗下专门针对科学计算领域的高性能计算解决方案提供者。我们提供服务器硬件销售与集群系统搭建与维护服务。

● 配置多样（单台塔式、两台塔式、多台机架式），按需定制，质量可靠，性价比高。

● 目前已经为全国 100 多个课题组提供过服务器软硬件服务（可提供相同高校或临近高校往期案例咨询）。

● 公司服务器应用工程师具有量子化学、第一性原理、分子动力学等相关学科研究背景。

● 公司与多位化学、材料领域理论计算方向专家长期合作，一起探索最优服务器软硬件配置和部署。

● 可参与招投标。

产品特色

● 定制化硬件配置：提供售前实例测试，为您提供最合适的硬件配置方案。

● 一体化软件服务：根据需求，发货前，完成系统、环境、队列、计算软件等所有内容的安装与配置，让您实现开机即用。

● 完善的售后服务：为每位客户建立专属服务群，遇到问题及时解决。大大降低使用学生使用门槛和缓解老师压力。三年硬件质保 + 三年免费软件技术支持。

● 已购买客户咨询：我们已有超过100位已购买客户，可以给您提供相同城市或者临近城市已购买客户的联系方式，以提供真实案例咨询。

● 赠送课程学习机会：可选课程包括量子化学（Gaussian），第一性原理，（Vasp），分子动力学模拟（Lammps、Grommacs），钙钛矿计算模拟（Vasp）等。具体赠送方案以沟通结果为准。

扫码添加客服微信

相

关

推

荐

1. 仪器表征基础知识汇总

2. SCI论文写作专题汇总

3. Origin/3D绘图等科学可视化汇总

更多科研作图、软件使用、表征分析、SCI 写作、名师介绍等干货知识请进入后台自主查询。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUxMDMzODg2Ng==&mid=2247739483&idx=8&sn=9a9a5255f17937b128246916357a7963

研之成理

夯实基础，让基础成就辉煌；传递思想，让思想改变世界。“研之成理科研平台”立足于科研基础知识与科研思想的传递与交流，旨在创建属于大家的科研乐园！主要内容包括文献赏析，资料分享，科研总结，论文写作，软件使用等。科研路漫漫，我们会一路陪伴你！

最新文章

中科大，Nature Catalysis！

清华大学/南洋理工大学合作，Nature Nanotechnology！

二维材料，Science！

一作+通讯，Nature！

电合成，Nature！

电催化析氢，Nature Chemistry！

自组装，Nature Nanotechnology！

液流电池，Nature Energy！

中国科学院兰州化物所/武汉大学Science：催化羰基化！

湖南大学/河北师范大学合作，Nature Nanotechnology!

Nat. Commun: 锂硫电池中高结晶度硫化锂的生长规律及其自催化作用

西北工业大学王俊杰团队：六方MAB相缺陷工程助力高性能锂离子电池

济南大学原长洲教授课题组AEM：微型高熵掺杂Na3V2(PO4)2O2F：促进钠离子电池高效储钠。

兰州化物所赵培庆/孟旭Water Research：CO2转化利用背景下H2O2的新使命

齐齐哈尔大学郭东轩教授、李金龙教授，黄淮学院褚大卫副教授AFM:通过强 d-d 轨道调控优化钠离子吸附实现高效CDI

太原理工大学刘旭光教授团队：碳基粒子电极在三维电极反应器处理废水中的研究进展

牛津大学，Nature！

光化学，Nature！

中山大学JACS：导电镍酞菁基COF连续电合成医用级浓度纯H2O2溶液

孙道峰教授课题组Angew：环戊二烯钴功能化COF实现C2H2/CO2分离

浙江大学成有为/姚思宇/高晓峰 ACS Catal：氢溢流辅助构建邻近路易斯酸位点对助力纤维素氢解制备C3多元醇

通过光外场辅助平衡基元反应步骤强化丙烷脱氢反应

天津大学材料电化学与表界面工程团队：多级硬碳@硅@软碳用于高循环性高容量密度锂电负极

麻省理工李巨教授AEM：碳热冲击合成高熵氧化物催化剂，动态重构驱动OER活性提升

武汉理工大学，Nature Energy！

阿斯顿马丁超跑与联想共同打造的工作站（服务器）会是什么样？

乔世璋教授课题组JACS：光催化流动体系中聚酯废弃物的选择性转化

高熵催化：高熵合金表面构筑金属原子层串联催化硝酸盐还原

大连化物所刘岳峰课题组：S原子调节N掺杂碳材料中吡啶N的Lewis碱性用于提高H2S氧化的选择性

潘复生院士团队：高效构建致密人工SEI实现高度可逆的镁金属负极

姚金刚课题组：ZnCr2O4/HZSM-11催化CO2高选择合成富芳烃航空煤油

微/纳米材料超快合成领域高被引研究精选

西湖大学，Nature Materials！

顶刊综述：开发高电流密度电解水的实用催化剂

高熵催化：构建高熵金属间化合物降低结构异质性用于电催化废弃塑料升级

吉大管景奇课题组Chem Sci：不含氮的单原子锰催化剂：O/S双配位壳层策略提升氧还原性能

ACB：合成气直接转化为乙醇

山东理工大学：可调水态的超亲水性生物炭基水凝胶用于高效太阳能海水淡化

西湖大学：高温热冲击（HTS）快速合成和优化钠离子层状氧化物正极材料

香港理工大学/牛津大学 Edman Tsang课题组博士后/博士招聘

全合成，Science！

江南大学：原子分散Fe修饰氧掺杂多孔g-C3N4——通过催化剂-污染物间相互作用高效去除难降解磺酸类偶氮化合物

港科大杨征保教授Science Advances：压电生物薄膜3D打印卷王，一天打印8600 mm

吉大管景奇课题组：钌掺杂调节Ni/Fe-O的杂化轨道以促进析氧性能

清华大学/东京大学合作成果：利用燃料电池内部重整实现基于甲烷的气电共生

安徽师范大学Nano Res.：热冲击法助力工业级稳定产氢

上海交通大学沈琦课题组诚聘博士后

叶金花，Nature Catalysis！

膜，Nature！

Angew. Chem.：等离子体耦合单原子催化助力废塑料高效回收利用

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉