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在大多數情況下，要獲得高性能的鋰離子電池（LIBs）電極材料，需要對其分子結構和形貌進行優化。通常，共價有機骨架（COFs）的分子結構可以通過化學設計很好地設計，而它們的形態主要通過后處理進行優化。

在此，南開大學陳永勝教授、張洪濤等人采用簡單的一步溶劑熱法制備了一種均勻且極薄的2D納米片六角組裝的3D花狀雙極型COF（即TP-TA COF）。

制備的COF同時含有C-N和C=N氧化還原活性基團，無需任何后處理，實現了極具挑戰性的同時優化高性能電極材料所需的分子結構和形態。

圖1. 3D分層花狀TP-TA COF的形成機制及表征

當用作LIBs的正極材料時，TP-TA COF 的雙極型特征和良好的形態協同作用，賦予TP-TA COF優異的整體電化學性能，同時提供高容量（在200 mA g^-1時達207 mA hg^-1），優良的倍率性能（在5.0 A g^-1時為129 mA hg^-1），和優異的循環穩定性（在5.0 A g^-1下1500次循環后容量保持率為93%）。

這項工作有望通過同時調整COF的分子結構和形態，為開發用于下一代LIB的高性能電極材料提供一種有效的方法。

圖2. TP-TA COF的電化學性能

Chemical Design for Both Molecular and Morphology Optimization toward High-Performance Lithium-Ion Batteries Cathode Material Based on Covalent Organic Framework, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107703

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陳永勝/張洪濤AFM: 高性能鋰離子電池COF正極材料的分子和形態優化化學設計

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