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鋰硫(Li-S)電池在下一代高能量密度設備方面具有廣闊的前景；然而，多硫化物穿梭和鋰枝晶生長嚴重阻礙了它們的商業生產。

復旦大學王永剛、李偉等人設計、合成了一種富含磺酸酯的共價有機骨架（SCOF-2）并用于改性鋰硫電池的隔膜，以解決上述挑戰。

圖1 機理分析

研究發現，與濃縮磺酸基團相連的SCOF-2可以作為離子篩，用于排斥多硫化物陰離子，吸附分子LiPS，同時促進Li⁺遷移。與無/單磺酸酯COF相比，SCOF-2具有更強的電負性和更大的層間距，這可以促進Li⁺遷移并減少鋰枝晶的形成。

密度泛函理論(DFT)計算和原位拉曼分析表明，SCOF-2具有窄帶隙和與硫物質的強相互作用，從而抑制自放電行為。

圖2 材料結構及形貌表征

結果，改進后的電池在1 C下800次循環中提供了每循環0.047%的超低衰減率，以及優異的抗自放電行為，擱置1周后容量衰減6.0%。

此外，即使使用高硫負載正極（3.2–8.2 mg cm^-2）和貧電解液（5 μL mg^-1），電池在100次循環后仍表現出約80%的容量保持率，顯示出巨大的實際應用潛力。

圖3 自放電性能及高硫負載性能

Towards High Performance Li–S Batteries via Sulfonate-Rich COF-Modified Separator. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105178

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