Marco orgánico covalente tridimensional altamente conectado con topología fluida para baterías Li-S de alto...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio-azufre (LSB) son prometedoras para el almacenamiento de alta energía, pero están limitadas por el efecto lanzadera de los polisulfuros de litio (LiPS).
• Los marcos orgánicos covalentes (COF) muestran potencial como anfitriones de azufre para mitigar el transporte de LiPS en LSB.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo COF basado en pentiptíceno (3D-flu-COF) para su uso como huésped de azufre en LSB.
• Evaluar el rendimiento de 3D-flu-COF para abordar el efecto lanzadera y mejorar las propiedades electroquímicas de LSB.

Principales métodos:

• Síntesis de un polialdehído octotópico basado en el pentiptceno (DMOPTP).
• Reacción de condensación entre el DMOPTP y el tetrakis ((4-aminophenyl) metano para formar el 3D-flu-COF.
• Caracterización de la estructura, el área de superficie (BET), la porosidad y las capacidades de adsorción de LiPS.
• Pruebas electroquímicas del 3D-flu-COF como huésped de azufre en LSB, incluida la capacidad, la capacidad de velocidad y la estabilidad del ciclo.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito un nuevo 3D-flu-COF con una topología no interpenetrada.
• El 3D-flu-COF exhibe una gran superficie (2860 m ^{2 g -1), grandes cavidades y túneles, lo que facilita una alta carga de azufre (∼70 wt %) y la adsorción de LiPS.}
• Los LSB que utilizan 3D-flu-COF como anfitrión de azufre lograron una alta capacidad inicial (1249 mA hg ^-1 a 0.2 C), una excelente capacidad de velocidad (764 mA hg ^-1 a 5.0 C) y una estabilidad superior.

Conclusiones:

• El 3D-flu-COF desarrollado suprime efectivamente el efecto lanzadera en LSB.
• Este material de COF demuestra un rendimiento competitivo en comparación con los huéspedes inorgánicos de última generación y otros materiales basados en COF para LSB.
• El estudio pone de relieve el potencial de los FOC adaptados para el avance de las tecnologías de almacenamiento de energía de próxima generación.