高性能Li-S電池のためのフルートポロジーを持つ高接続型3次元共性有機フレームワーク
Wenbo Liu1, Kang Wang1, Xiaoning Zhan1
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.
新しい共性有機フレームワーク (COF) は,リチウム硫黄電池 (LSB) で硫黄を効果的にホストし,ポリ硫化物シャットリングを克服します. これらの先進的なCOFは,次世代のエネルギー貯蔵のための高い容量と安定性を示しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- ナノテクノロジー
背景:
- リチウム硫黄電池 (LSB) は高エネルギー貯蔵には有望であるが,リチウムポリ硫黄 (LiPS) のシャトル効果によって制限されている.
- 同価有機フレームワーク (COF) は,硫黄の宿主として,LSBにおけるLiPSシャットリングを緩和する可能性を示しています.
研究 の 目的:
- LSBの硫黄宿主として使用するための新しいペンティプチーセンベースのCOF (3D-flu-COF) を合成し,特徴づけること.
- シャトル効果に対処し,LSBの電気化学的特性を改善する 3D-flu-COF のパフォーマンスを評価する.
主な方法:
- ペンティプチーセンベースのオクトーピックポリアルデヒド (DMOPTP) の合成
- DMOPTPとテトラキス ((4-アミノフェニル) メタンの間の凝縮反応により,3D-flu-COFが形成される.
- COFの構造,表面積 (BET),多孔性,およびLiPSの吸収能力の特徴.
- LSBにおける硫黄宿主としての3D-flu-COFの電気化学試験,容量,速度能力,サイクル安定性を含む.
主要な成果:
- 相互浸透しないトポロジーを持つ新しい3D-flu-COFが成功裏に合成されました.
- 3D-flu-COFは,高表面積 (2860 m2 g-1),大きな空洞とトンネルを呈し,高硫黄負荷 (∼70 wt %) とLiPS吸収を促進する.
- 3D-flu-COFを硫黄主体として利用したLSBは,高初期容量 (0.2°Cで1249 mA hg-1),優れた速度能力 (5.0°Cで764 mA hg-1),および優れた安定性を達成した.
結論:
- 開発された3D-flu-COFはLSBにおけるシャトル効果を効果的に抑制する.
- このCOF材料は,最先端の無機主体および他のCOFベースのLSB材料と比較して競争力のある性能を示しています.
- この研究は,次世代のエネルギー貯蔵技術の進歩のために,カスタマイズされたCOFの可能性を強調しています.
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