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高能量密度堿金屬-硫屬元素（S、Se 和Te）電池（AMCB）的商業化主要受到重復充電/放電循環過程中硫屬元素正極體積膨脹、中間體的穿梭效應和不穩定的堿金屬負極的阻礙。多樣化的沸石咪唑酯骨架（ZIF）及其衍生物憑借其高導電通道、豐富的孔隙和空隙、分層結構、大表面積和眾多活性/成核位點在解決上述問題方面顯示出優勢。

在此，福建師范大學陳育明教授、吳軍雄及安徽工業大學馬連波等人綜述了ZIF 及其衍生物在AMCB的正極結構、負極保護和中間層/隔膜設計方面的最新進展。

首先，作者系統地研究了各種ZIF及其衍生物的合成方法、結構/形態工程和成分調控。接下來，介紹了ZIFs及其衍生物在AMCBs中的多功能作用并詳細討論了其對AMCBs電化學性能的影響。作者特別關注結構-組成-性能關系，旨在指導ZIF及其衍生物的合理設計。

更重要的是，總結和討論了剩余的挑戰和未來的研究方向。該綜述有望為用于新興儲能設備的ZIF及其衍生物的合理設計提供新方法。

圖1. 不同ZIF的晶體結構和拓撲

作者認為未來的研究應著眼于以下方向，以加速AMCBs的應用：

（1）大規模合成ZIF及其衍生物對于其在AMCB中的應用至關重要，應開發高質量、高成本效益的綠色合成方法；

（2）應為AMCB探索含有不同金屬離子和有機連接體的新型ZIF及其衍生物；

（3）闡明ZIF及其衍生物在提高硫屬元素利用率和控制堿金屬沉積方面的基本工作機制；

（4）探索源自ZIF的超細金屬及其化合物電催化劑的詳細工作機制；

（5）AMCBs的工作機制有待進一步探索和確定；

（6）應使用現實參數來評估 AMCB 的性能。

圖2. 基于ZIF的復合材料作為硫屬元素主體

Recent Progress on Zeolitic Imidazolate Frameworks and Their Derivatives in Alkali Metal–Chalcogen Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103152

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福師大/安徽工大AEM：ZIF及其衍生物在堿金屬-硫屬元素電池中的研究進展

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福師大/安徽工大AEM：ZIF及其衍生物在堿金屬-硫屬元素電池中的研究進展

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