リチウムイオン電池のカトド材料としてのコヴァレンント有機フレームワークを数層のリドックス活性ナノシートに剥製

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• エネルギー貯蔵

背景:

• コヴァレント・オーガニック・フレームワーク (COF) は,構造的な多様性と調節性があり,様々な用途に有望である.
• オーガニック充電電池は効率的なカトド材料を必要とし,エネルギー貯蔵性能を改善します.
• 大量のCOFはイオン拡散が遅いため,電気化学的性能が低下することが多い.

研究 の 目的:

• レドックス活性共性有機フレームワーク (COF) を使用した新しい有機充電電池カトドを開発する.
• リチウムの貯蔵を強化するために,脱皮されたCOF (ECOF) の電気化学的性質を調査する.
• COFの容量と可能性を網状設計で設計する.

主な方法:

• 3つの異なる酸化還元活性COFを2Dのいくつかの層のナノシート (ECOF) に合成およびデラミネーション.
• リチウム貯蔵性能のためのECOFの電気化学的特徴付け,サイクル安定性と速度能力を含む.
• 原始的なCOFとECOFにおける電荷伝送運動とLi+拡散経路の分析

主要な成果:

• 脱皮されたCOF (ECOF) は,より短いLi+拡散経路を示し,より高いリドックスサイト利用率とより速い運動率をもたらします.
• ECOFのレドックス反応は,散発COFの拡散制御プロセスとは異なり,主に電荷移転によって支配されます.
• DAAQ-ECOFは,優れた充電性 (1800サイクル後に98%の容量保持) とレート能力を示しています.
• DABQ-ECOFは,2.8Vの電圧プレートで210mAhg-1の特定の容量を達成する.

結論:

• COFを2Dナノシートに剥がすことは,有機充電電池における性能を向上させるための効果的な戦略です.
• ECOFはリチウム貯蔵運動とサイクルの安定性に優れている.
• COFの網状の設計は,基本的なトポロジーを変更することなく,電気化学的特性を調整するための経路を提供します.