高性能水性カルシウムイオン電池のための複数のレドックス活性サイトを持つ共振有機フレーム
Siqi Zhang1, You-Liang Zhu2, Siyuan Ren1
1State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, People's Republic of China.
窒素豊富な共性有機フレームワーク (TB-COF) は,カルシウムイオン電池 (CIB) の有望な解決策を提供します. この新しい水性アノードは,ユニークなCa2+/H+共間取りと新しいC=Cサイトを利用することで,高い容量と例外的なサイクル寿命を示しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- 有機材料は,カチオン蓄積の可能性があるため,カルシウムイオン電池 (CIB) に魅力的です.
- 高性能CIBを阻害する主な課題は,有機物質の電解質の溶解度が高く,電子伝導性が低いことです.
研究 の 目的:
- 高性能CIBのための新しい有機アノド材料を設計し,調査する.
- CIBアプリケーションの有機材料の溶解性と伝導性の限界に対処する.
主な方法:
- 多数のカルボニルを含む窒素豊富な共性有機基板 (TB-COF) の合成
- CIBにおける水性アノドとしてのTB-COFの電気化学試験,容量,速度性能,サイクルライフ測定を含む.
- イオン貯蔵機構と活性部位を明らかにするための計算と経験的研究.
主要な成果:
- TB-COFは1. 0Ag-1で253mAhg−1の高い可逆容量を示した.
- 3000サイクル後の5 A g−1で,サイクル毎の0. 01%の容量崩壊のみで,例外的に長いサイクル寿命.
- COとCNの部位とのCa2+/H+の共同インターケレーションとケラティングの検証と,Ca2+貯蔵のための新しいCC活性部位の発見.
結論:
- TB-COFはCIBの有機アノドにおける溶解性と伝導性の課題を効果的に克服しています.
- 材料は,多段階のインターケレーションプロセスを通して,重複単位あたり最大9個のCa2+イオンを貯蔵する高い容量を示しています.
- この研究では,ラジカル中間物質と新しいCC活性部位を含むリドックスメカニズムが解明され,先進的な有機電極材料への道が開かれました.
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