具有一定可溶性的多硫化锂的穿梭效应会导致硫电极的快速衰减,并因此严重抑制了Li-S电池的实际应用,有鉴于此,郑州大学臧双全、王锐等报道了一种具有合适阳离子位点的共价有机框架化合物,实现了高容量Li-S电池。在该电池中,S负载在COF的微孔中,很好的抑制了多硫化物溶解到电解液中。在放电过程中,阳离子位点能够从阳极上得到电子,并将电子释放到多硫化物上,促进了多硫化物的分解。同时,阳离子位点能够从多硫化物上接收电子,在充电过程中能够将电子转移到阳极上。作者从实验上/理论模型计算上都验证了这种阳离子结构的COF有效的抑制了多硫化物的穿梭效应,改善了电池的性能。作者将这种阳离子COF和电中性COF进行比较,发现这种阳离子型COF材料能够在较高的电流密度中保持较好的充放电循环性能,比如在电流密度为4.0 C,经过300次循环后保持468 mAh g-1。
本文要点:
通过1,3,5-三甲基间苯三酚(Tp)和溴化乙锭(EB)在120 ℃中反应3天合成EB-COF-Br型COF(1.7 nm的1维孔道),N2吸附测试结果显示该材料的比表面积达到704 m2 g-1,随后将其浸泡在Li2S8的DOL/DME混合溶剂中进行阴离子交换,将Br-交换为S8-。
参考文献
Xiao‐Fei Liu, Hong Chen, Rui Wang*, Shuang‐Quan Zang*, Thomas C. W. Mak
Cationic Covalent‐Organic Framework as Efficient Redox Motor for High‐Performance Lithium–Sulfur Batteries, Small 2020
DOI:10.1002/smll.202002932
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202002932