高性能リチウム金属電池の誘導層としてニッケル・ビス・ディチオリン・ユニットを備えたレドックス活性共電性有機フレームワーク

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• ナノテクノロジー

背景:

• 協和有機フレームワーク (COF) と金属有機フレームワーク (MOF) は,調整可能な特性を有する高度な多孔性材料です.
• MOFとCOFのブリッジングは,機能が強化された新しい材料の設計の機会を提供します.
• リチウム金属電池 (LMB) は,高いエネルギー密度を達成するために安定したアノドを必要とします.

研究 の 目的:

• MOFとCOFの両方の特徴を統合した新しいCOFを合成し,特徴づけること.
• リチウム金属アノドの中間層としてこれらの新しい材料の可能性を調査する.
• リチウム電極とバッテリーの性能への影響を評価する.

主な方法:

• Ni-bis ((ディチオリン)) テトラベンザルデヒドリンカーの合成
• イミン結合を用いた2つのCOF (Ni-TAPとNi-TAA) の構築
• 表面積,導電性,化学的安定性を含むCOFの特性
• リチウム金属電池の中間層として適用試験

主要な成果:

• 2つの新しいCOFであるNi-TAPとNi-TAAは,異なるネットワークトポロジー (sqlとffc) で成功裏に合成されました.
• 両方のCOFは,高いBrunauer-Emmett-Teller表面積 (324および689 m2g−1) と良好な電気伝導性を示した.
• Ni-TAPとNi-TAAは,中間層として優れたリチオフィリティとリチウムイオン伝導性を示した.
• 柱状の形状と安定したリチウム塗装/剥離による均一なリチウム堆積が達成され,リチウム利用が向上した.

結論:

• 合成されたCOFは,MOFとCOFの間の有望な橋渡しであり,強化されたチューナビリティを提供します.
• これらの材料は,LMBのデンドライト形成を緩和して,均一なLi電位を効果的に誘導します.
• 開発されたCOFは,高エネルギー密度のバッテリーアプリケーションのためのリチウム金属アノドのアップグレードに重要な可能性を示しています.