近日，我校材料科学与工程学院陈宏伟课题组在Angewandte Chemie学术期刊发表了题为“Ion Co-storage in Porous Organic Frameworks through On-site Coulomb Interactions for High Energy and Power Density Batteries”的研究论文。Angewandte Chemie创刊于1888年，由Wiley-VCH出版社出版，是国际化学和材料领域最具影响力的顶级综合性刊物之一。

针对传统锂离子电极已接近其实际可用能量密度极限的挑战，陈宏伟课题组以多孔有机框架为研究对象，提出了“次级电化学活性模块”（SEBUs）组装的材料设计策略，实现了包括PF₆⁻/Li⁺、OTF⁻/Mg²⁺、OTF⁻/Zn²⁺的多离子共储存。

图：（a）SEBUs策略示意图;（b）阴阳离子共储存框架的化学结构。

该工作首次发现阴阳离子共储过程中存在的特殊动力学平稳期，表明阴阳离子的储存过程可以互相促进。详细研究表明，除了常见的离子—偶极相互作用之外，阳离子也可以通过框架内的阴离子—阳离子库仑相互作用获得额外的扩散驱动力，从而维持其快动力学。得益于此，有机框架电极材料具有大容量和快动力学的特征，有望突破传统锂离子电极的性能瓶颈。

为了进一步发挥电极的性能优势，研究人员通过激活高压的三嗪阴离子储存，实现了新颖的三重储存模式。该框架电极具有高达878 Wh/kg和28 kW/kg的电极能量和功率密度，且循环寿命超过20000次。该研究工作对开发高能量、高功率密度的新型电极材料具有指导意义。

上述研究的主体工作由材料科学与工程学院2020级博士研究生孙文路完成。该研究得到了福建省和厦门市自然科学基金的资助，并得到华侨大学分析测试中心、中科院苏州纳米所纳米真空互联实验站、上海交通大学物质科学原位中心的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300158

（编辑：侯斌）