考虑到安全性和长期稳定性,全固态锂离子电池(LIBs)被公认为是实际应用中能量存储技术的理想选择之一。然而,目前仍然很难实现通过低成本工艺制备出高容量和长期稳定的LIBs电极活性材料。
近日,华南理工大学王小慧教授,美国科罗拉多大学博尔德分校张伟教授,Se-hee Lee报道了一种Truxenone基共价有机骨架(COF-TRO)作为全固态锂离子电池的正极材料。
文章要点
1)研究人员利用truxenones的三重对称性,成功构建了一种研究相对较少的具有小孔尺寸(1.3 nm)的[3+3]COF拓扑结构,该拓扑结构具有高体密度的氧化还原活性中心。COF-TRO的粉末X射线衍射(PXRD)结果表明,其具有晶体和高度有序的骨架结构。
2)高密度羰基与有序的COF晶体结构相结合,通过可逆氧化还原反应极大地促进了锂离子的储存。实验结果显示,基于COF-TRO正极材料的LIBs获得了268 mAh g-1的高比容量,几乎是所计算的理论容量的97.5%。这代表了迄今为止所报道的所有基于COF的正极材料对全固态LIB的最高容量。此外,COF-TRO具有出色的循环稳定性(在0.1 C倍率下,循环100次循环后,容量保持率为99.9%),表明此类基于truxenones的COF在储能应用中具有巨大的应用潜力。
Xiye Yang, et al, Truxenone-based Covalent Organic Framework as All-Solid-State Li-ion Battery Cathode with High Capacity, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202008619
https://doi.org/10.1002/anie.202008619