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形狀和尺寸可控的金屬有機(jī)骨架（MOFs）在鋰硫電池中顯示出巨大的潛力。然而，形狀和比容量之間的關(guān)系以及MOF粒度對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性的影響尚未完全確定。

揚(yáng)州大學(xué)龐歡等通過改變反應(yīng)溶劑及其體積比，利用共溶劑法成功地制備了具有各種形狀的微/納米級(jí)MIL-96-Al，包括六方片狀晶體（HPC）、六方雙錐晶體（HBC）和六方棱柱雙錐晶體（HPBC），并研究了它們作為硫載體對(duì)鋰硫電池性能的影響。

圖1 材料的形貌表征

當(dāng)HPC、HBC和HPBC在鋰硫電池中用作硫載體時(shí)，由于不同的暴露平面，不同的形狀決定了對(duì)穿梭效應(yīng)和硫固定的不同抑制作用。密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，在充放電過程中，具有高度暴露（101）面的HBC形狀能夠有效地吸附多硫化鋰（LPS）。

圖2 對(duì)LPS的吸附能力

此外，作者通過改變共溶劑的相對(duì)比例，制備了不同粒徑的HBC樣品。當(dāng)這些MIL-96-Al晶體用作硫載體材料時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)尺寸較小的HBC晶體具有較高的初始容量。

這些研究表明，不同的晶面對(duì)LPS具有不同的吸附能力，并且應(yīng)考慮MOF的粒徑來(lái)選擇合適的硫載體。更廣泛地說(shuō)，這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)鋰硫電池中的硫載體提供了一種策略。

圖3 不同尺寸HBC的電化學(xué)性能

MIL-96-Al for Li-S battery: shape or size? Adv. Mater. 2021. DOI: 10.1002/adma.202107836.

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揚(yáng)大龐歡AM：MOF對(duì)鋰硫電池性能的影響：形狀or粒徑？