用于高性能Li-S电池的高连接的三维共价有机框架
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.
新的共价有机框架 (COF) 在硫电池 (LSB) 中有效地容纳硫,克服了聚硫化物穿. 这些先进的COF显示出新一代能源储存的高容量和稳定性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 纳米技术
背景情况:
- 硫电池 (LSB) 对于高能储存具有前景,但由于聚硫化物 (LiPS) 的穿效应而受到限制.
- 同价有机框架 (COFs) 显示出作为硫宿主减轻LSB中的LiPS转运的潜力.
研究的目的:
- 合成和表征一种基于pentiptycene的新型COF (3D-flu-COF),用于LSB中的硫宿主.
- 评估3D-flu-COF在解决穿效应和改善LSB电化学特性方面的性能.
主要方法:
- 一种基于pentiptycene的八基聚化物 (DMOPTP) 的合成.
- 在DMOPTP和四氧化之间发生冷凝反应,形成3D-flu-COF.
- 对COF的结构,表面积 (BET),多孔性和LiPS吸附能力的描述.
- 在LSB中对3D-flu-COF作为硫宿主进行电化学测试,包括容量,速率能力和循环稳定性.
主要成果:
- 一种具有非透的3D流感COF成功合成.
- 3D-flu-COF表现出高表面积 (2860 m2 g-1),大腔和道,促进高硫负载 (∼70 wt %) 和LiPS吸附.
- 使用3D-flu-COF作为硫主体的LSB实现了高初始容量 (在0.2°C时为1249 mA hg-1),优异的速率能力 (在5.0°C时为764 mA hg-1),以及卓越的稳定性.
结论:
- 开发的3D-flu-COF有效地抑制了LSB中的穿效应.
- 与最先进的无机宿主和其他基于COF的LSB材料相比,这种COF材料表现出具有竞争力的性能.
- 该研究强调了定制COF在推进下一代储能技术方面的潜力.
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