ピレン-4,5,9,10-テトラオンベースの共性有機フレームワークは,リオン陽性電極として高特異容量を提供します
Hui Gao1,2, Alex R Neale2, Qiang Zhu1,3
1Materials Innovation Factory and Department of Chemistry, University of Liverpool, 51 Oxford Street, Liverpool L7 3NY, U.K.
Journal of the American Chemical Society
|May 19, 2022
まとめ
新しい共性有機フレームワーク (COF) と炭素ナノチューブ (CNT) の複合材料は,リチウムイオン電池の性能を大幅に向上させます. PT-COF50複合材料は,COF電極で報告された最高容量を示し,優れた速度能力を提供しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- 電気化学的に活性な共性有機フレームワーク (COF) は,リチウムイオン電池の電極材料として調査されています.
- 特定の容量を増やすには,COFベースの電極における導電性と再酸化活性グループの濃度の改善が必要である.
研究 の 目的:
- ピレン-4,5,9,10-テトラオンCOF (PT-COF) と炭素ナノチューブ (CNT) の複合材料を設計し合成する.
- リチウムイオン電池のCOF電極の低伝導性とリドックス活性による制限に対処するためです.
主な方法:
- PT-COFとCNT複合物の合成 (PT-COFX,X=10,30,50重 % CNT)
- 特定の容量と速度能力のテストを含む電気化学性能評価.
- レドックスメカニズムを調査する ラマン顕微鏡を操作する.
主要な成果:
- PT-COF50複合材料は200 mA g-1で280 mAh g−1 (COFに標準化) の容量を達成し,COFベースの複合カトッドで報告された最高値である.
- 5000 mA g−1 (18. 5C) で 229 mAh g−1 の優れた速度性能が観察されました.
- オペランド・ラーマン顕微鏡では,カーボニル群の可逆変換が明らかにされ,PT-COF単位あたり4e−/4 Li+の酸化還元プロセスをサポートした.
結論:
- PT-COF/CNT複合材料,特にPT-COF50は,リチウムイオン電池電極の優れた電気化学性能を示しています.
- CNTからの伝導性が向上し,PT-COFの固有の酸化還元活性が,高い容量と速度の性能に貢献しています.
- この研究は,再酸化過程のメカニズム的な理解を提供し,先進的なCOFベースのエネルギー貯蔵材料への道を開く.
