北化吕永琴教授团队 Angew：醌式二维金属有机框架材料 - 同时赋能高性能微型超级电容器与固态锂电池

背景：随着可穿戴电子、植入式诊断设备及物联网节点的飞速发展，微纳尺度储能器件面临高功率、长寿命、结构紧凑及机械适应性的性能挑战。微型超级电容器和固态锂电池作为核心解决方案，材料体系与工作机理差异显著，器件集成复杂，亟需在同一分子材料平台上同时实现高效电子存储与离子传输。研究目的：北京化工大学吕永琴教授团队联合美国劳伦斯伯克利国家实验室刘毅研究员，旨在设计合成稳定的醌式二维金属有机框架材料，以同时赋能高性能微型超级电容器与固态锂电池，解决多功能微型储能器件的材料瓶颈。结论：研究团队成功构建了基于氮杂醌二甲烷配体的二维MOF，通过醌式核心窄化能带带隙，激活金属节点与有机配体的双重电荷存储通道。该材料在微型超级电容器中展现出高面积电容和体积能量密度，在固态锂电池中实现高比容量和优异循环稳定性。工作提出了“邻近可调的电子/离子协同设计”新策略，为多功能微型储能器件和固态电池材料的理性设计提供了新的理论依据和结构范式。