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云南大學郭洪AM:雙功能COF構建協(xié)同界面,促進硫轉化和鋰離子傳輸

云南大學郭洪AM:雙功能COF構建協(xié)同界面,促進硫轉化和鋰離子傳輸
鋰硫(Li-S)電池以其較高的理論比容量和成本效益而脫穎而出。然而,鋰硫電池的實際應用受到穿梭效應、緩慢的氧化還原動力學和枝晶生長等問題的阻礙。
云南大學郭洪AM:雙功能COF構建協(xié)同界面,促進硫轉化和鋰離子傳輸
圖1 COF-CN-S的設計
云南大學郭洪等開發(fā)了一種具有氰基和多硫鏈雙功能活性位點的共價有機框架(COF-CN-S)作為協(xié)同功能促進劑,以同時解決枝晶和穿梭效應問題。研究顯示, COF-CN-S涂層聚丙烯隔膜可作為氧化還原介質,實現(xiàn)對硫正極和鋰負極的雙重保護。
首先,COF-CN-S中的氰基可以排斥多硫化陰離子,而多硫鏈可以與多硫化物發(fā)生可逆反應,從而精確控制多硫化物的氧化還原行為。此外,COF-CN-S還能與Li+相互作用,促進Li+的傳輸,有效抑制鋰枝晶。
云南大學郭洪AM:雙功能COF構建協(xié)同界面,促進硫轉化和鋰離子傳輸
圖2 對稱電池性能
因此,采用這些COF-CN-S改性隔膜的電池顯示出明顯改善的電化學性能。當應用于鋰/鋰對稱電池時,在8.0 mA cm-2的條件下,顯示出超過7600小時的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。
此外,組裝的Li-S電池在0.1C條件下的初期放電容量高達1206.4 mAh g-1,而且在0.5 C條件下可穩(wěn)定循環(huán)超過850次。因此,這項工作既展示了一種增強硫氧化還原反應動力學的新策略,也為COF功能材料在儲能系統(tǒng)中的廣泛應用提供了前景。
云南大學郭洪AM:雙功能COF構建協(xié)同界面,促進硫轉化和鋰離子傳輸
圖3 Li-S電池性能
Constructing Cooperative Interface via Bi-Functional COF for Facilitating the Sulfur Conversion and Li+ Dynamics. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305818

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