可充电有机电池作为当前过渡金属电池的低成本、可持续和可批量生产的替代储能技术，显示出巨大的应用潜力；然而，严重的电极溶解问题和有机氧化还原中间体的增溶（穿梭效应）一直严重困扰着这些电池的容量保持以及循环性能。

近日，韩国首尔大学Kisuk Kang报道了一种基于金属有机骨架（MOF）凝胶膜的有机电池隔膜。

考虑到Me₂BBQ^n-氧化还原中间体的计算尺寸，研究人员从沸石类MOF的亚类中选择了沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）作为宿主，具有合适的微孔尺寸。由自组装的MOF颗粒制成了独立膜。MOF结构中有序的空腔可以提供一个大小为8 Å的迁移通道，该通道比Li-Me₂BBQ配合物的宽度要窄，同时保持足够的大小，以便其他盐和溶剂在电解质中的渗透性。因此MOF-凝胶隔膜固有的均匀微孔可充当目标有机中间体的渗透选择性通道，从而在不牺牲功率的情况下缓解了穿梭问题。

实验结果显示，采用MOF凝胶隔膜和5，5‘-二甲基-2，2’-双对苯醌（Me₂BBQ）作为电极的电池具有极高的循环稳定性，2000次循环后容量保持率为82.9%，容量衰减率为0.008%，放电容量为171 mA h g⁻¹，电流密度为30 0 mA g⁻¹。

由于孔径可以根据具体的有机电极材料进行调节，因此MOF-凝胶隔膜的分子和离子筛分能力具有普遍适用性。

该研究工作表明，利用MOF-凝胶隔膜来防止可溶性有机氧化还原中间体的副反应，可以开发出能量密度高、循环寿命长的可充电有机电池。

Bai, S., Kim, B., Kim, C. et al. Permselective metal–organic framework gel membrane enables long-life cycling of rechargeable organic batteries. Nat. Nanotechnol. (2020)

DOI：10.1038/s41565-020-00788-x

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00788-x