近日，我室助理研究员高成伟博士（第一作者）等人在金属有机骨架玻璃方面取得Advanced Materials（IF = 30.849）上在线发表了题为“Metal-organic framework glass anode with an exceptional cycling-induced capacity enhancement for lithium-ion batteries“的论文（DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202110048）。

       近年来，金属有机骨架（Metal organic framework, MOF）因为比表面积大、孔洞结构可调、活性位点丰富等优点在能源领域，特别是锂离子电池中受到了广泛的关注。但因较低的电子导电性的限制，纯MOF材料的储锂性能较差，因此研究者们提出了碳包覆、引入其他高容量活性物质以及有序-无序转变等方式增强其储锂性能。更值得注意的是，2015年丹麦奥尔堡大学岳远征教授与合作者共同发现了除无机、有机和金属三大玻璃家族外的第四玻璃家族，即金属有机骨架（MOF）玻璃。MOF玻璃是由MOF晶体经过熔融淬冷过程得到的，继承了MOF母体的化学组成，但网络结构变得无序、能量状态更高，而且是全程（长程、中程及短程）无序(Science 367,1473–1476, 2020)。而且，MOF玻璃保留了部分MOF母体的孔洞结构。MOF玻璃这样的特殊结构和气孔率，极有可能具有特殊的电化学性能。因此，深入理解MOF玻璃结构与电化学性能的关系以及电化学循环过程中微观结构演化，对开发和设计用于电池的新型高性能MOF玻璃电极材料具有重要意义。

       因此，本研究首次将MOF玻璃应用到锂离子电池中，并发现了MOF玻璃作为负极材料冲放电循环中奇异的比容量大幅提升的现象，即1000次循环后比容量竟上升了两倍，这与其它类型电极材料的比容量下降相反。通过DFT计算结合原位XRD、非原位XPS、非原位X射线全散射及对分布函数（PDF）分析，证明MOF的短中近程结构变化是导致比容量大幅度提升的根本原因。具体来讲，MOF玻璃中钴氮键在循环过程中发生变化，在MOF玻璃中引入了更多缺陷，为锂离子传输与储存提供了更良好的输运通道和更多的反应位点，所以才使得MOF玻璃表现出特异的容量上升现象。相比于MOF晶体与机械致非晶MOF，MOF玻璃的更高的势能和短程无序度，所以容量上升比两者都要高。

图1. MOF晶体、玻璃以及球磨致无定型MOF的合成示意图及相应的SEM、XRD、X射线衍生导出的对分布函数（PDF）及DSC曲线。

图2. MOF晶体、玻璃以及球磨致无定型MOF的充放电曲线、充放电、倍率曲线、CV曲线及阻抗图谱。

图3. MOF晶体、玻璃以及球磨致无定型MOF的非原位及原位XRD图谱。三种MOF样品在循环前、后的PDF分析。