一个以Pyrene-4,5,9,10-Tetraone为基础的共价有机框架提供了作为Li-Ion正极的高特异容量
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
概括
新的共价有机框架 (COF) 和碳纳米管 (CNT) 复合材料显著提高了离子电池的性能. PT-COF50复合材料显示了COF电极报告的最高容量,提供了卓越的速率能力.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能量储存
背景情况:
- 电化学活性共价有机框架 (COF) 被探索为离子电池的电极材料.
- 提高特定容量需要提高基于COF的电极的导电性和氧化还原活性组度.
研究的目的:
- 设计和合成4,5,9,10-四COF (PT-COF) 和碳纳米管 (CNT) 复合材料.
- 解决离子电池中COF电极低导电性和氧化还原活性的局限性.
主要方法:
- 合成PT-COF和CNT复合物 (PT-COFX,X=10,30,50重%的CNT).
- 电化学性能评估,包括特定容量和速率能力测试.
- 操作拉曼显微镜来研究氧化还原机制.
主要成果:
- 在200 mA g-1下,PT-COF50复合材料的容量达到280 mAh g-1 (标准化为COF),这是基于COF的复合材料阴极的最高值.
- 在5000 mA g-1 (18.5C) 时观察到优异的速率性能,为229 mAh g-1.
- 操作拉曼显微镜显示了碳基的可逆转化,支持每 PT-COF 单位的 4 e-4 Li+ 氧化还原过程.
结论:
- PT-COF/CNT复合材料,特别是PT-COF50,显示出离子电池电极的优越电化学性能.
- 通过CNT增强的导电性和PT-COF固有的氧化还原活性有助于高容量和速率的性能.
- 这项研究提供了对氧化还原过程的机制理解,为基于COF的先进储能材料铺平了道路.
