云南大学郭洪AM：双功能COF构建协同界面，促进硫转化和锂离子传输

锂硫（Li-S）电池以其较高的理论比容量和成本效益而脱颖而出。然而，锂硫电池的实际应用受到穿梭效应、缓慢的氧化还原动力学和枝晶生长等问题的阻碍。

图1 COF-CN-S的设计

云南大学郭洪等开发了一种具有氰基和多硫链双功能活性位点的共价有机框架（COF-CN-S）作为协同功能促进剂，以同时解决枝晶和穿梭效应问题。研究显示， COF-CN-S涂层聚丙烯隔膜可作为氧化还原介质，实现对硫正极和锂负极的双重保护。

首先，COF-CN-S中的氰基可以排斥多硫化阴离子，而多硫链可以与多硫化物发生可逆反应，从而精确控制多硫化物的氧化还原行为。此外，COF-CN-S还能与Li⁺相互作用，促进Li⁺的传输，有效抑制锂枝晶。

图2 对称电池性能

因此，采用这些COF-CN-S改性隔膜的电池显示出明显改善的电化学性能。当应用于锂/锂对称电池时，在8.0 mA cm^-2的条件下，显示出超过7600小时的优异循环稳定性。

此外，组装的Li-S电池在0.1C条件下的初期放电容量高达1206.4 mAh g^-1，而且在0.5 C条件下可稳定循环超过850次。因此，这项工作既展示了一种增强硫氧化还原反应动力学的新策略，也为COF功能材料在储能系统中的广泛应用提供了前景。

图3 Li-S电池性能

Constructing Cooperative Interface via Bi-Functional COF for Facilitating the Sulfur Conversion and Li+ Dynamics. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305818

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