钠离子电池（SIBs）在可持续储能方面具有巨大潜力，但在正极材料稳定性和容量方面面临挑战。
金属 – 有机框架（MOFs）因其可调节的结构和氧化还原活性位点而前景广阔，但在循环过程中往往因金属离子价态变化导致结构退化。
基于此，2025年3月12日，南京工业大学付丽君等人在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《A Robust Mn-Based Metal–Organic Framework Cathode with Long-Cycle-Life Enabled by Metal Valence Stability and Hydrogen Bond Networks for High-Performance Sodium-Ion Batteries》的研究论文。
在此，研究人员引入了一种新型锰基MOF（Mn-PTO），它是为增强SIBs的稳定性和性能而专门设计的新一类MOF。Mn-PTO通过两种协同机制解决价态变化和结构退化问题。
首先，它通过将氧化还原活性限制在配体的羰基团上，稳定Mn离子的二价态，防止结构坍塌，从而确保价态稳定。其次，其氢键网络强化了结构完整性，减轻了反复离子插入和提取带来的应力。
这些创新使Mn-PTO展现出优异的电化学性能，包括出色的循环稳定性，在5 A g⁻¹下经过7000次循环后仍能保持118 mAh g⁻¹的容量。这一性能超越了大多数已报道的有机电极材料。此外，Mn-PTO在20 A g⁻¹的高倍率下展现出高达124 mAh g⁻¹的优异倍率性能。
这些成果确立了Mn-PTO作为突破性正极材料的地位，为传统MOF基系统提供了一种稳定且耐用的解决方案。
A Robust Mn-Based Metal–Organic Framework Cathode with Long-Cycle-Life Enabled by Metal Valence Stability and Hydrogen Bond Networks for High-Performance Sodium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202500197.
