锂(Li)金属是构建高能量密度充电电池最有前途的负极材料之一。然而，锂枝晶生长的不可控，寿命有限以及严重的安全隐患等，严重阻碍了锂金属电池的发展。研究发现，在锂金属电池中引入锂主体可以有效地抑制枝晶生长，而亲锂中心的进一步构建将显著促进锂金属电池稳定循环过程中锂的均匀沉积。
有鉴于此，清华大学张强教授报道了使用了一种含硼氧的共价有机骨架（COF-1）来构建亲锂主体，用于抑制金属锂电池中的枝晶生长。
文章要点
1）以石墨烯（G）为模板剂，采用溶剂热法合成了G@COF-1。然后用SEM和TEM对G@COF-1的形貌进行了表征。结果显示，COF-1纳米片的平均直径为30 nm，均匀分布在G基片上，没有自聚集，确保了硼氧杂多酸的导电性和充分暴露。HAADF-STEM的进一步的表征显示，与G衬底相比，COF-1纳米薄片的对比度更高，其形貌与扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的图像相似。此外，通过能量色散X射线能谱结合定量的线扫描和图谱分析进一步确定了COF-1纳米薄片的化学成分。
2）研究发现，硼氧杂多酸具有理想的亲锂活性，可以降低锂成核势垒，而COF-1的有序骨架结构使亲锂中心分布均匀。因此，基于COF-1的锂离子电池在半电池和全电池中的常规负极寿命都增加了一倍以上。即G@COF-1电极在240次循环中表现出98%的稳定库仑效率（CE），而G@COF-1-Li负极在LiFePO4(LFP)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）正极中表现出优异的稳定性。
这项工作展示了将先进的骨架材料应用于基本能源相关过程的应用前景。
Song et al., Covalent Organic Frameworks Construct Precise Lithiophilic Sites for Uniform Lithium Deposition, Matter (2020)
DOI：10.1016/j.matt.2020.10.014
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.10.014
