尽管氧化还原活性共价有机骨架（COFs）可以存储电荷，但存在较差的电子传导性。它们的电容作用是通过将H⁺离子储存在酸性电解液中实现的，通常被限制在一个小的电压窗口(0-1V)内。增加此窗口意味着更高的能量和功率密度，但这会危及COF的稳定性。有利的是，COF的大孔允许在更宽的电压下存储可极化的大体积离子，从而达到更高的能量密度。

基于此，印度科学教育与研究学院Ramanathan Vaidhyanathan，德累斯顿工业大学Stefan Kaskel描述了一种通过增加系统中氧化还原活性杂原子的数量来提高COF衍生存储系统的电子活性的方法。

文章要点

1）提出了一种无导电碳或氧化还原活性氧化物的高电压区COF-电极-电解液体系。在聚酰亚胺碳纤维中合成了导电聚吡咯(PPy)链，以获得约10000倍的电子导电率。

2）使用该复合材料组装的无碳准固态电容器在水凝胶电解质中显示出高的赝电容（358 mF cm⁻²@1 mA cm⁻²）。此外，氧化还原活性聚酰亚胺COF、聚吡咯和有机电解液之间的协同作用使得宽电压窗口(0-2.5V)可提供高能量(145 uWh cm⁻²)和高功率密度（4509 uW cm⁻²）。

3）将聚酰亚胺-COF和聚吡咯合并为一种材料可使电荷和质量传输阻力降至最低。此外，计算和实验表明，即使将模块/单体的本征电子部分平移到COF上，也可以获得优异的电化学活性。这一发现揭示了COF受限聚合物在作为无碳储能材料方面的作用。

参考文献

Sattwick Haldar, et al, Incorporating Conducting Polypyrrole into a Polyimide COF for Carbon-Free Ultra-High Energy Supercapacitor, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200754

https://doi.org/10.1002/aenm.202200754