文章背景
目前，锂离子电池和铅酸电池的安全隐患和环境污染问题日益严峻，需要找到一种安全无污染的可替代的储能装置来满足社会的需求，二次水系离子电池以其安全环保的优势备受关注。近年来，金属有机骨架( MOFs )因其高孔隙率、结构多样、种类丰富、形貌可控等优点在储能领域受到越来越多的关注。然而，目前报道的基于MOFs正极的AZIBs普遍存在能量密度低或循环稳定性差的问题，阻碍了其实际应用的可行性。本文创新性地提出了有机/无机复合双电活性位点的策略，以期在锰基金属有机框架( Mn- MOF-74)中获得额外的容量并提升能量密度。电化学分析和结构表征表明，Mn - MOF - 74阴极存在两个氧化还原反应，包括锰的氧化还原反应和氧的氧化还原反应，并伴随着Zn2 +和H +的共插入/抽出。此外，得益于配位作用，Mn - MOF - 74电极表现出优异的稳定性。并且，组装的柔性Zn / Mn - MOF软包电池在不同的机械变形条件下表现出稳定的电化学性能。这一发现有利于提高MOFs在AZIBs中的电化学性能和应用潜力
原料制备
Mn - MOF - 74的制备：根据文献报道合成了Mn - MOF - 74并对其进行了修饰。在80 mL DMF和10 mL C2H5OH中加入1.64 g MnCl2 · 4H2O和246 mg H4DOBDC。所得溶液搅拌30 min。然后，将混合物转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在120℃的烘箱中加热24小时。冷却至室温后，离心收集沉淀，用DMF和C2H5OH洗涤。最后，在200 ° C烘箱中干燥24 h后得到Mn - MOF - 74。
Mn ( TPA )的制备：为了比较，Mn ( TPA )也是根据以前的报道合成的。792 mg MnCl2 · 4H2O和664 mg TPA溶于80 mL DMF中。然后，将混合物转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在120℃的烘箱中加热24小时。冷却至室温后，离心收集沉淀，用C2H5OH和H2O洗涤3次。最后干燥得到Mn ( TPA )。
要点分析
要点一：Mn - MOF - 74中Mn元素的价态为+2；Mn - MOF - 74的平均孔径在1.1 nm左右；n - MOF - 74是球形结构。
要点二：Mn - MOF - 74电极的储能机理为双氧化还原反应，包括锰氧化还原活性位点和氧氧化还原活性位点，同时伴随着Zn2+和H+的共同嵌入/脱出。
要点三：Mn - MOF - 74正极具有优秀的比容量、倍率性能、循环性能和高能量密度；Mn - MOF - 74电极具有较高的稳定性和可逆性。
要点四：电极反应的动力学由扩散和电容共同控制，且扫描速率越快电容占比越大；Zn / Mn - MOF - 74电池有较小的电荷转移电阻；Mn - MOF - 74电极具有较好的离子扩散系数。
要点五：软包Zn / Mn - MOF - 74电池在不同的弯曲状态下有电化学性能几乎不发生变化，在柔性储能器件中有应用潜力。
总结
本文提出了一种有机/无机复合双电活性位点的创新策略，以获得额外的容量并增强锰基金属有机框架的能量密度。电化学分析和结构表征证实，Mn - MOF - 74正极提供了双氧化还原反应的储能机制，包括锰氧化还原活性位点和氧氧化还原活性位点。同时，在Mn - MOF - 74阴极中验证了Zn2+和H+的共同嵌入/脱出。因此，在2 M ZnSO4电解液中，Zn / Mn - MOF - 74电池在100 mA g -1下表现出252.6 mAh g-1的高比容量。同时，由于具有较高的可逆容量和电压平台，获得了310 Wh kg-1的高能量密度。更重要的是，组装的柔性Zn / Mn - MOF - 74软包电池在不同的变形条件下表现出稳定的电化学性能。这项工作为发掘MOFs在AZIBs中的应用潜力做出了有益的贡献。
