リチウム硫黄電池のための結合された3次元高結合共電有機フレームワーク
Wenbo Liu1, Lei Gong1, Zhixin Liu1
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, Beijing Key Laboratory for Science and Application of Functional Molecular and Crystalline Materials, Department of Chemistry and Chemical Engineering, School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
研究者らは,ペンティプチーセンのビルディングブロックを使用して,新しい結合3D共性有機フレームワーク (COF) を開発した. これらの材料は高伝導性と多孔性があり,先進的なリチウム硫黄電池に有望です.
科学分野:
- 材料科学
- 有機化学
- 電気化学
背景:
- 結合された3次元 (3D) 協和有機フレームワーク (COF) の開発は,適切な3次元結合された構成要素が不足しているため,困難です.
- 既存の方法は,高度なアプリケーションで望ましい電子特性と構造的整合性を達成するためにしばしば苦労します.
研究 の 目的:
- 導電性と多孔性の高い新しい3D結合COFを合成する.
- 高性能リチウム硫黄電池 (LSB) のホスト材料としてのこれらのCOFの可能性を調査する.
主な方法:
- 8連結のペンティプチーセンベースのブロック (DMOPTP) と4連結の正方形平面結合器の間の凝縮反応.
- 3D-scu-COF-1および3D-scu-COF-2の構造,多孔性,伝導性を決定する技術を用いて,結果として得られた3DCOFの特徴づけ.
- リチウム硫黄電池の硫黄宿主としてのCOFの電気化学試験.
主要な成果:
- 2つの新しい3DCOFが二重の相互浸透したスクートポロジーで成功しました.
- COFは,π電子移位による優れた電気伝導性 (3.2-3.5 × 10−5 S cm−1) を表している.
- 高い表面積 (2340 m2 と 1602 m2 g−1) と永続的な多孔性が達成され,小分子貯蔵と輸送が容易になりました.
- LSBの硫黄宿主として,COFは高容量 (1035−1155 mA hg−1 0.2 C),優れた速度能力 (713−757 mA hg−1 5.0 C) と優れたサイクル安定性 (71−83%の保持率) を示した.
結論:
- 開発された3DコンジュガットCOFは,ビルディングブロックの可用性の限界を克服し,優れた性能を示しています.
- これらの材料は,高性能リチウム硫黄電池のための高度な有機カトド材料として有望である.
- 導電性,多孔性,および電荷輸送特性の組み合わせにより,これらのCOFは次世代のエネルギー貯蔵ソリューションの主要な候補となります.
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