探索新的共价有机骨架（COFs）在锂硫（Li-S）电池中的应用形式，可以克服通常作为硫基材料（主要是20~40 wt%的负极负载量）时的低电导率或高负载量等缺点，以最大限度地发挥其低密度优势，从而获得轻量化、便携或高能量密度的器件。
近日，华南师范大学/南京师范大学兰亚乾教授，陈宜法报道了首次将COFs作为Li-S电池粘结剂的微量添加剂。
文章要点
1）研究人员通过聚偏氟乙烯（PVDF）、1，5-二氨基-4，8-二羟基蒽醌（OH-AAn）和1，3，5-三甲酰基间苯三酚（TP）的原位自组装，制备了一系列基于蒽醌COF的中空管（PVDF@OH-AAn-COF，记为POAC-x，x=1-5），并将其作为粘结剂（正极质量分数为0.5-4.0 wt%）的微量添加剂。
2）研究发现，引入的POAC-x（x=1-5）能明显增强粘结剂的性能（如粘度、电解质润湿和Li+迁移），并能在循环过程中自动修复电极上的机械损伤和裂纹，使活性物质之间的机械和电气连接比传统的硫正极更稳定。其中，以POAC-4为微量添加剂（正极质量分数为1.0 wt%）的电极比PVDF基电极的可逆容量提高近一倍（0.5 C循环的初始比容量为1292.5 mAh g-1、805.5 mAh g-1），库仑效率（CE）约为99.9%。另外，POAC-4电极在2 C下循环600 次后，容量达到517.0 mAh g-1，几乎是裸电极的两倍。值得注意的是，所获得的性能优于大多数已报道的基于COF或粘结剂的Li-S电池。
3）密度泛函理论（DFT）计算表明，蒽醌-COF中空管对LiPSs具有很高的亲和力和催化能力，这将在保持高电化学性能方面发挥关键作用。
参考文献
Can Guo, et al, Anthraquinone Covalent Organic Frameworks Hollow Tubes as Binder Micro-Additives in Li-S Battery, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202113315
https://doi.org/10.1002/anie.202113315
