锂（Li）金属电池（LMB）在当前电池设计中拥有最高的理论能量密度，因此在储能方面具有巨大的潜力。然而，由于枝晶生长和锂负极不稳定界面引起的安全问题，LMB的发展受到严重阻碍。主链上包含氧化还原活性或阴离子部分的共价有机骨架 (COF) 具有高锂离子 (Li+) 电导率和机械/化学稳定性，因此有望用于 LMB 中的固体电解质界面 (SEI)。

在这里，香港科技大学Yoonseob Kim通过四羟基蒽醌与二氧化硅的缩合合成了基于蒽醌的硅酸盐COF（AQ-Si-COF），其含有氧化还原活性位点和阴离子位点。

文章要点

1）九个 Li⁺ 介导的充电/放电过程使 AQ-Si-COF 在室温下表现出 9.8 mS cm⁻¹ 的离子电导率和 0.92 的单离子传导迁移数。计算研究也支持九种Li⁺机制。

2）研究人员使用 AQ-Si-COF 作为 Li 阳极上的固体电解质界面。具有 LiCoO₂ 阴极的 LMB 电池在高电压运行期间在 0.25 C 下获得了 188 mAh g⁻¹ 的最大可逆容量。此外，该 LMB 电池表现出抑制枝晶生长和稳定的循环性能，在 100 次循环后容量下降不到 3%。

这些发现证明了该氧化还原活性和阴离子 COF 的有效性及其在 LMB 中作为 SEI 的实际用途。

参考文献

Chen Li, et al, Anthraquinone-Based Silicate Covalent Organic Frameworks as Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Lithium−Metal Batteries, J. Am. Chem. Soc.，2023

DOI：10.1021/jacs.3c06723

https://doi.org/10.1021/jacs.3c06723