配位化合物具有独特的优点，如结构可设计性好、活性中心丰富、合成路线简单温和等，是目前公认的锂储存新材料。然而，配位化合物的低电极稳定性、低倍率性能和循环寿命是目前阻碍其作为电极材料应用的主要问题，此外，关于配位网络中的储锂机理也不是很清楚。

近日，南开大学师唯教授报道了通过结合密度泛函理论(DFT)计算和实验结果，对同结构配位化合物[M(HIPA)(H₂O)₃]_n（MHIPAS，M=Mn，Fe，Co，Ni和Zn；H₃IPA=5-羟基间苯二甲酸）的可逆储锂电极稳定性、倍率性能和循环寿命进行了研究。

文章要点

1）由于配位键的强度，基于这五种配位化合物的电极稳定性依赖于金属中心。储锂性能研究表明，Co-HIPA和Ni-HIPA在200 mA g^-1下均能保持1043和532 mAh g^-1的可逆容量循环200次，而Mn/Fe/Zn-HIPA由于可溶解在电解液中因此不能用作负极材料。值得注意的是，Co-HIPA表现出更高的倍率性能，在1000 mA g⁻¹时的可逆容量为820 mAh g⁻¹，在5000 mA g⁻¹时的可逆容量为504 mAh g⁻¹，优于所有已报道的基于配位化合物的负极材料。

2）研究人员采用循环伏安法(CV)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对Co-HIPA和Ni-HIPA在不同电极反应状态下的储锂机理进行了系统的研究。结合动力学分析和密度泛函理论计算，结果表明，金属中心和有机配体的协同效应以及金属中心的电子结构对配位化合物的储锂性能有显著影响。

Jia Du, et al, Insights into the Capacity and Rate Performance of Transition-Metal Coordination Compounds for Reversible Lithium Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202013912

https://doi.org/10.1002/anie.202013912