开发和制造高性能,可持续的绿色电极材料对于LIB的大规模应用至关重要。有机电极材料由于其丰富的资源,高理论容量,廉价和可回收性等优点,可应用于环保和可持续的锂离子电池(LIB)中。但是,诸如氧化还原活性位点少和结构稳定性差等关键问题限制了它们在LIB中的广泛应用。共价有机骨架(COF)具有突出的结构骨架,具有高孔隙率,高结晶度,易于化学修饰,并且在各种恶劣条件下均具有出色的稳定性等特点。近年来引起了广泛的关注。其中,二维(2D)COF已用于能量存储和转换的重要应用中。基于此,加拿大西安大略大学孙学良,云南大学郭洪等人设计了具有N = N和C = O双活性位的独特共价有机骨架(Tp-Azo-COF),并成功地将其用作LIB的负极材料。
文章要点:
1)首次提出了具有C=O和N═N双重活性位点的Tp-Azo-COF作为新型负极材料,并成功应用于锂离子电池。
2)Tp-Azo-COF具有丰富的氧化还原活性C═O和N═N中心,较大的表面积和多孔结构,有利于高容量输出和快速Li储存。值得注意的是,在放电/充电过程中,偶氮和稳健的羰基单元在增强Tp-偶氮-COF的结构稳定性方面都起着重要作用。
3)经过3000次循环后,所制备的LIB 在1000 mA g-1的电流密度下具有305.97 mAh g-1的出色比容量。
4)通过DFT计算和原位FT-IR,拉曼和XPS表征对机理进行了深入研究,揭示了N═N和C═O键在电化学循环过程中充当有效的电化学活性位。
总而言之,共价有机骨架的各种活性位促进了锂的快速存储,同时,也可以应用于其他具有持久循环稳定性和可逆性的有机电极方案。
Zhao, G., et al, Dual-Active-Site of Azo and Carbonyl Modified Covalent Organic Framework for High-Performance Li Storage. ACS Energy Letters.,2020
DOI:10.1021/acsenergylett.0c00069
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00069