An Electrically Conducting Li-Ion Metal–Organic Framework

化学 氧化还原 阴极 金属有机骨架 离子 化学计量学 金属 无机化学 电池(电) 电导率 电化学 拓扑(电路) 电极 化学工程 物理化学 有机化学 吸附 功率(物理) 物理 数学 量子力学 组合数学 工程类
作者
D. Rambabu,Alae Eddine Lakraychi,Jiande Wang,Louis Sieuw,Deepak Gupta,Petru Apostol,Géraldine Chanteux,Tom Goossens,Koen Robeyns,Alexandru Vlad
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:143 (30): 11641-11650 被引量:73
标识
DOI:10.1021/jacs.1c04591
摘要

Metal–organic frameworks (MOFs) have emerged as an important, yet highly challenging class of electrochemical energy storage materials. The chemical principles for electroactive MOFs remain, however, poorly explored because precise chemical and structural control is mandatory. For instance, no anionic MOF with a lithium cation reservoir and reversible redox (like a conventional Li-ion cathode) has been synthesized to date. Herein, we report on electrically conducting Li-ion MOF cathodes with the generic formula Li2-M-DOBDC (wherein M = Mg2+ or Mn2+; DOBDC4– = 2,5-dioxido-1,4-benzenedicarboxylate), by rational control of the ligand to transition metal stoichiometry and secondary building unit (SBU) topology in the archetypal CPO-27. The accurate chemical and structural changes not only enable reversible redox but also induce a million-fold electrical conductivity increase by virtue of efficient electronic self-exchange facilitated by mix-in redox: 10–7 S/cm for Li2-Mn-DOBDC vs 10–13 S/cm for the isoreticular H2-Mn-DOBDC and Li2-Mg-DOBDC, or the Mn-CPO-27 compositional analogues. This particular SBU topology also considerably augments the redox potential of the DOBDC4– linker (from 2.4 V up to 3.2 V, vs Li+/Li0), a highly practical feature for Li-ion battery assembly and energy evaluation. As a particular cathode material, Li2-Mn-DOBDC displays an average discharge potential of 3.2 V vs Li+/Li0, demonstrates excellent capacity retention over 100 cycles, while also handling fast cycling rates, inherent to the intrinsic electronic conductivity. The Li2-M-DOBDC material validates the concept of reversible redox activity and electronic conductivity in MOFs by accommodating the ligand's noncoordinating redox center through composition and SBU design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
huhu完成签到 ,获得积分10
1秒前
研时友完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
梦溪完成签到 ,获得积分10
6秒前
健康的大门完成签到,获得积分10
9秒前
anders完成签到 ,获得积分10
12秒前
尺子尺子和池子完成签到,获得积分10
17秒前
tylerconan完成签到 ,获得积分10
18秒前
scott_zip完成签到 ,获得积分10
19秒前
HY完成签到,获得积分10
22秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
Eleven完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
fighting完成签到 ,获得积分10
29秒前
melman完成签到 ,获得积分0
30秒前
有米饭没完成签到 ,获得积分10
33秒前
ppg123应助huanir99采纳,获得10
38秒前
Sevendesu完成签到,获得积分10
39秒前
生命科学的第一推动力完成签到 ,获得积分10
42秒前
kryptonite完成签到 ,获得积分10
44秒前
hrs完成签到 ,获得积分10
45秒前
长常九久完成签到 ,获得积分10
46秒前
菓小柒完成签到 ,获得积分10
46秒前
huanir99完成签到,获得积分10
47秒前
limin完成签到,获得积分10
47秒前
53秒前
悟空完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
redamancy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
熊雅完成签到,获得积分10
1分钟前
晨珂完成签到,获得积分10
1分钟前
yang完成签到,获得积分20
1分钟前
你好呀嘻嘻完成签到 ,获得积分10
1分钟前
情怀应助大树梨采纳,获得10
1分钟前
fanssw完成签到 ,获得积分10
1分钟前
娅娃儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
拾壹完成签到,获得积分10
1分钟前
朴素亦绿完成签到,获得积分10
1分钟前
文献搬运工完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
中华人民共和国出版史料(1954)第6卷 1000
Applied Survey Data Analysis (第三版, 2025) 800
Narcissistic Personality Disorder 700
Assessing and Diagnosing Young Children with Neurodevelopmental Disorders (2nd Edition) 700
Handbook of Experimental Social Psychology 500
The Martian climate revisited: atmosphere and environment of a desert planet 500
建国初期十七年翻译活动的实证研究. 建国初期十七年翻译活动的实证研究 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3845637
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3387863
关于积分的说明 10550739
捐赠科研通 3108492
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1712872
邀请新用户注册赠送积分活动 824532
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 774877