探索共价有机框架作为离子电池的高容量和长循环阳极材料
Qidi Huang1, Jianai Chen1, Yuchen Chang1
1International Sci. & Tech. Cooperation Base of Energy Materials and Application, College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, PR China.
新的共价有机框架 (COF) 具有多个氧化还原点,显著提高了离子电池 (LIB) 的性能. 有碳纳米管 (CNT) 的复合材料实现了高容量和延长循环寿命,用于先进的能量存储.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 高特异性容量和延长周期寿命对于推进离子电池 (LIB) 是至关重要的.
- 共价有机框架 (COF) 提供可调节的多孔结构,以提高电化学性能.
- 在COF中整合氧化还原活性单元可以提高能量存储能力.
研究的目的:
- 为LIB阳极设计和合成具有多个氧化还原位的新型β-胺相关的COF.
- 研究这些COF的性能,无论是单独的还是作为碳纳米管 (CNT) 的复合材料.
- 通过使用功能化的COF来展示开发高性能LIB的战略.
主要方法:
- 合成两种与β-ketoenamine相关的COFs:TP-3J-COF和TP-3Q-COF.
- 使用合成的COF制造LIB阳极.
- 通过现场生长来制备COF-CNT复合材料.
- 电化学测试以评估特定容量和周期寿命.
主要成果:
- 作为LIB阳极应用的TP-3J-COF和TP-3Q-COF表现出高的特异性容量和延长周期寿命.
- TP-3J-COF@CNT复合材料实现了1020mAhg-1的最大特异容量和超过1400个循环.
- TP-3Q-COF@CNT复合材料的最大特异性容量为731 mAh g−1,使用3000多个循环.
- 氧化和CNT之间的协同效应提高了电化学性能.
结论:
- 开发的β-基因胺结合COF是高性能LIB的有效阳极材料.
- 配有 CNT 的复合成型显著提高了特定容量和周期稳定性.
- 这一战略突出了多重氧化场 COF 和 CNT 混合化为下一代能源存储的潜力.
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