有機(jī)電池因其元素豐富、對環(huán)境影響小而前景廣闊，但由于溶解的氧化還原中間體的穿梭效應(yīng)，其容量往往會衰減。

圖1.?制備雙層COF膜的兩種方法的比較

美國休斯頓大學(xué)姚彥、Devin L. Shaffer等引入了一種雙層TpPa@PP膜，以解決上述問題，它由70納米的共價(jià)有機(jī)框架(COF)薄膜組成，通過界面聚合合成，隨后沉積在聚丙烯基底上。通過界面聚合合成，COF厚度達(dá)到了納米級精度，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了支撐層與COF層的獨(dú)立可調(diào)性。

此外，作者進(jìn)行了滲透研究和小分子排斥測試，以確定TpPa@PP膜的傳輸特性和孔徑分布，結(jié)果表明，TpPa@PP能有效阻斷可溶性有機(jī)中間產(chǎn)物的穿梭，而對Li⁺離子的傳輸影響極小。

圖2.?滲透實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)TpPa@PP膜與芘-4,5,9,10-四酮（PTO）（一種具有高容量但存在顯著溶解問題的有機(jī)正極）配對時(shí)，它能有效阻止體積龐大的PTO和Li₂-PTO物種在H型電池中的交叉，從而提高了首次循環(huán)庫侖效率，并略微增強(qiáng)了循環(huán)穩(wěn)定性。總體而言，這項(xiàng)工作為有機(jī)電池的隔膜設(shè)計(jì)提供了重要啟示。

圖3. 電化學(xué)性能研究

Suppressing Shuttle Effect with a Size-Selective Covalent Organic Framework Based Bilayer Membrane. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01740