（陈中辉/文）近日，哈工大郑州研究院先进光电技术研究院航天学院/新能源半导体研究团队（以下简称团队）与河南大学、上海理工大学相关团队合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials（中科院一区、自然指数（Nature Index）期刊、影响因子18.5）上发表题为“ZIF-67/ZIF-8 and its Derivatives for Lithium Sulfur Batteries”的综述文章。沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs）作为金属有机框架（MOFs）的一个重要分支，因其独特的稳定十二面体结构而备受瞩目，并在储能技术领域展现出巨大潜力。特别是ZIF-67和ZIF-8，这两种材料分别由钴离子和锌离子与2-甲基咪唑配位形成，具备多孔性和高比表面积等显著优势，在锂硫电池的正极材料及隔膜应用中占据了重要地位。
研究表明，ZIF-67/8及其衍生材料在锂硫电池中的应用，得益于其高导电性、丰富的多孔结构以及有效的化学活性位点，这些特性能够显著约束硫/多硫化物，加速离子传输过程，有效应对体积膨胀，并促进电池内部的转化动力学。其卓越的大比表面积、良好的导电性能以及可调控的结构特性，使得ZIF-67/8成为理想的正极材料，能够显著提升硫电极的性能，有效抑制多硫化锂的溶解，进而改善电池的比容量和容量保持率。在本文结尾部分，团队对当前领域的局限性进行深入剖析，并展望未来的发展方向。同时，也提出个人见解，以期为推动锂硫电池的商业化进程做出贡献。
图1. ZIF-67/8在锂硫电池中的作用。
图2. 近年来ZIF-67/8基材料在锂硫电池的应用。
本文内容要点：
要点一：ZIFs的结构和制备方法
图3. ZIF-67/8的结构。
图4. ZIFs不同的合成方法。
要点二：用于正极和隔膜的ZIF-67/8基材料
图5. ZIF-67/8衍生的相关碳材料。a）CoB/NCPS的合成过程示意图。B）拉曼光谱。c）NCP/ZIF-67、CoB/ZIF-67和CoB/NCPS作为LSB的主要材料的效果示意图。版权所有2024，爱思唯尔。d-f）不同催化剂的无量纲瞬态模型和理论模型的比较。g）ZIF@ CNT/Co@CNFs阴极Li2S沉积的示意图。版权所有2024，威利-VCH。
图6. ZIF-67/8基材料在锂硫电池隔膜领域的应用。a）ZIF-67/SA-PAN的合成程序的示意图。b）ZIF-67/SA-PAN电池中多硫化物捕获和转化过程示意图（版权所有2022，美国化学学会）。c）C3N4-CoSe2异质结构吸附-电催化硫机理示意图。d）基于不同隔膜锂对称电池的Li速率（版权所有，2023年，威利-VCH）。e）CoO/NiO@C-NC的制备过程示意图。f）用于改善LSB的电化学性能的CoO/NiO@C-NC改性隔膜的示意图（版权所有2022，皇家化学学会）。g）CoO/MoO3@NC的制备示意图。h）作用机理示意图（版权所有2024，爱思唯尔）。
总结与展望
这篇关于ZIF-8/67材料在锂硫电池中的综述详细探讨了ZIF-8/67及其衍生物在电池正极材料和隔膜中的应用，深入分析了其结构优势、性能提升机制，以及面临的挑战和未来发展方向。总体而言，ZIF-8/67材料在锂硫电池中的应用前景广阔，其独特的结构特性和改性潜力使其成为下一代高性能电池材料的有力候选。通过持续的材料优化和新技术的引入，ZIF材料有望在未来的锂硫电池研究中发挥更为重要的作用。
图7. ZIF-8/67基材料在锂硫电池应用中的优势和挑战。
哈工大郑州研究院先进光电技术研究院新能源半导体研究团队陈中辉是论文通讯作者。
论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202414671
编辑&排版：杨贝
责任编辑：梅鹏飞
审核：张懿文、王凯熙