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中工/延世大學(xué)AFM：可容納30個鋰離子的COF實現(xiàn)超長循環(huán)鋰離子電池

共價有機(jī)骨架（COFs）由于其結(jié)構(gòu)多樣性、有序多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性，作為先進(jìn)儲能材料簡便且通用的設(shè)計平臺引起了相當(dāng)多的關(guān)注。

中原工學(xué)院米立偉、韓國延世大學(xué)Zhongping Li、Sang-Young Lee等合成了一種可容納30個鋰離子的氧化還原活性COF（TP-OH-COF），其有望用作超長循環(huán)高容量鋰離子電池電極材料。

圖1 TP-OH-COF的合成及表征

TP-OH-COF是在溶劑熱條件下使用三甲酰間苯三酚和2,5-二氨基氫醌二鹽酸鹽合成的。TP-OH-COF通過交替束縛孔壁上的氧化還原活性羥基和羰基位點來容納30個鋰離子，顯著高于先前報道的基于COF的電極材料。

此外，TP-OH-COF 獨特的多孔結(jié)構(gòu)提供了一條短而直接的鋰離子擴(kuò)散途徑，因此，使鋰離子能夠輕松地進(jìn)入具有氧化還原活性的羥基和羰基位點。

圖2 TP-OH-COF負(fù)極的電化學(xué)表征

由于這種獨特的化學(xué)/結(jié)構(gòu)特征，TP-OH-COF在5.0 A g^-1的快速電流密度下表現(xiàn)出764.1 mAh g^-1的高比容量，經(jīng)過8000 次循環(huán)后容量保持率為63%。

該研究中報道的TP-OH-COF將為COF設(shè)計開辟新的策略，并最終加速基于COF的電極材料的實際應(yīng)用，以替代當(dāng)前最先進(jìn)的無機(jī)材料對應(yīng)物。

圖3 TP-OH-COF負(fù)極在不同鋰化狀態(tài)下的表征

30 Li+-Accommodating Covalent Organic Frameworks as Ultralong Cyclable High-Capacity Li-Ion Battery Electrodes. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108798

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