熊杰/杨成韬/胡音EnSM：氟功能化MOF抑制SEI重建助力锂负极2000h循环！

随着能源消耗需求的增加，锂金属电池（LMB）是开启未来技术利用的关键。然而，在高电流密度和面容量下，LMB的长期循环性能较差，这是由于固体电解质界面（SEI）中不稳定相引起的连续不必要的重建加剧了枝晶生长。

图1. SEI的形成示意

电子科技大学熊杰、杨成韬、胡音等合成了一种F功能化的MOF，即UIO-66-F4（UIO-F），以实现MOF调节的SEI形成化学反应，从而实现具有低Li⁺转移势垒的富含LiF、机械稳定的SEI。F官能团具有很高的反应活性，并且均匀地分布在MIO-F上，有利于SEI中LiF的均匀生成。由于这种高活性的F官能团在SEI形成中的竞争和优先参与，溶剂分解可以被抑制。

此外，UIO-F固有的Li⁺转移通道和Li⁺吸附点可以促进Li⁺的去溶剂化，从而减少溶剂和锂金属在界面上的接触。

图2. 改性锂负极的制备及半电池性能

基于协同作用，上述特点增强了SEI的组成、机械和界面稳定性，抑制了其在长期循环过程中的重建。

因此，锂负极在高电流密度/面容量下获得了超长循环性能（6 mAh cm^-2和3 mA cm^-2时>2000小时，1 mAh cm^-2和10 mA cm^-2时>500小时），高负载锂硫软包电池（S负载为6 mg cm^-2）的容量/稳定性也得到了改善。

这些出色的电池性能表明，通过MOF的功能化成功地调节了SEI的形成化学，这对推动锂金属电池的商业化显示了巨大的潜力。

图3. Li-S电池性能

Reconstruction Suppressed Solid-Electrolyte Interphase by Functionalized Metal-Organic Framework. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.04.004

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