我院陈宏伟课题组在有机框架储能研究取得系列进展

高效储能是当今科学研究和技术开发的重要方向之一。作为一类可设计的拓扑多孔材料，有机框架材料内部可以实现高效电荷传输，其在电化学储能方面具有较好的应用前景。

我院陈宏伟课题组长期从事先进储能研究，近年着重关注有机框架电极的设计与研究。此前，研究团队首次发现了框架内阳离子活化阴离子储存的新机制，该工作机制有望将无活性或低活性的有机框架转变为高效的电极材料，相关工作发表于Adv. Energy Mater.2022, 12, 2101930。随后团队进一步提出了“次级电化学活性模块组装”的框架设计策略，实现了包括PF₆^-/Li⁺、OTF^-/Mg²⁺、OTF^-/Zn²⁺等离子共储存，并证明了阴阳离子间的库伦作用可显著促进离子在电极内部扩散与储存，从而大幅提高电极的容量和动力学性能。该工作发表于Angewandte Chemie.2023, 62, e202300158。

近期，团队将框架的储存对象拓展到多价金属离子（Mvⁿ⁺，n>1），提出了与传统电极不同的Mvⁿ⁺存储机制，即局域配体辅助插层-赝电容存储机制。这种发生于框架近表面的弱配位模式有效屏蔽了Mvⁿ⁺的电荷密度，故可助于实现Zn²⁺的可逆储存>45000圈，Ca²⁺的可逆储存>20000圈，对应电极的功率密度分别达到14和57 kW/kg。该工作近日发表于Angewandte Chemie（DOI：10.1002/anie.202300372）。

以上系列工作主要由研究生孙文路、解鹭婷、程章元等协同完成，华侨大学材料学院为唯一通讯单位。

此外，近年来，陈宏伟团队还发展了基于框架材料的固态离子导体（JACS, 2018；Adv. Energy. Mater. 2021等）。这些系列工作可为开发具有高能量、高功率密度且长循环寿命的框架电极或电解质材料提供指导。相关工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、华侨大学测试分析中心、中科院纳米真空互联实验站等支持。