锂金属电池中不可控的枝晶生长和安全可靠性严重制约了其商业化进程,因此设计高度安全稳定的锂金属电池仍然面临巨大挑战。在这里,广东工业大学Li Yunyong原位构建了具有高杨氏模量(3.51GPa)的高富氮三嗪基共价有机骨架(COFs)(N含量:47.04at.%),以减少副反应,并诱导均匀的Li+通量和Li电镀/剥离,从而抑制枝晶生长。
本文要点:
1) 理论和实验分析证实,COFs的强亲锂性和高富氮结构具有多个吸附位点和高的Li吸附能,并自发形成具有丰富Li-N和高度有序孔结构的刚性有机/无机杂化保护层,从而诱导均匀的Li+通量和Li镀/剥离,降低Li+迁移能垒,增强Li+迁移率,抑制Li枝晶生长。
2) COF@Li对称电池实现超长循环稳定性,其在5mA cm-2(5mAh cm-2)下超过8000小时和在20mA cm-2(20mAh cm-2)下超过1600小时。LiFePO4||COF@Li全电池在5 C下具有超过1000次循环的优异循环稳定性。
Liguo Yue et.al In-situ interface engineering of highly nitrogen-rich triazine-based covalent organic frameworks for ultra-stable, dendrite-free lithium-metal anode EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE02803H
https://doi.org/10.1039/D3EE02803H