引言

高导电Ni₃(HITP)₂ MOF电极得益于可调控的结构、较高的面积电容、较低的电池电阻，在双电层（EDLCs）电容器储荷性能的提升上有着较为广阔的前景，其多孔、大比表面积缩短了离子传输距离，进而提升超级电容器能量密度。同样，电解液亦决定电容器电容性能，室温离子液体（RTILs）具有良好的热稳定性和无挥发性，以及较宽工作温度范围和电化学窗口，在超级电容器能量密度的提升上也非常具有发展前景。所以，清楚的理解数百万种MOF - RTIL组合，特别是导电MOF电极和RTIL电解质二者之间的电荷存储机制和电化学动力学显得极为重要，但目前缺乏相关的理论计算和仿真实验。

研究成果

近日，武汉华中科技大学能源与动力工程学院煤炭燃烧国家重要实验室，冯光课题组采用恒电位分子动力学模拟法，分析了导电金属有机骨架（MOF）电极和离子液体组成的超级电容器电容性能。分子模型阐明了电解液离子在多孔MOFs电极中的传输和存储方式，并推测了特征形状中对应的电位-电容。采用传输线模型表征充电动力学，进一步从模拟得到的数据对该类超级电容器的容性性能进行宏观评价，并进行了实验论证。结论表明，MOF超级电容器有可能实现无法想象的高能量和高功率密度，为未来的表征和设计这些新的超级电容器提供了相应的参考价值。相关成果以题为“Molecular understanding of charge storage and charging dynamics insupercapacitors with MOF electrodes and ionic liquid electrolytes”发表在了Nature Materials，论文影响因子38.887。

图文简介

1.基于MOF电极超级电容器的分子动力学模拟

2.MOF电极孔内电荷/离子密度和取向分布

3.比电容和能量密度

文献来源

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0598-7