王文龙团队AEM：多齿螯合在水系全锰离子电池的聚酰亚胺共价有机框架中高效存储Mn2+

• 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 21
王文龙团队AEM：多齿螯合在水系全锰离子电池的聚酰亚胺共价有机框架中高效存储Mn2+
水系二价锰离子(Mn2+)已成为开发多价离子可充电电池的有希望的候选者。
王文龙团队AEM：多齿螯合在水系全锰离子电池的聚酰亚胺共价有机框架中高效存储Mn2+
在此，中国科学院物理研究所松山湖材料实验室王文龙研究员团队基于对Mn2+配位化学的理解证明了多齿螯合策略可在聚酰亚胺共价有机骨架(PI-COF)负极中实现高效存储Mn2+。
与其他多价阳离子相比，Mn2+可以与两个相邻的烯醇化羰基和三嗪环键合，在带电PI-COF晶格中形成新型多齿螯合构型。因此，在0.2 A g-1下，Mn2+存储容量为120 mAh g-1，PI-COF可以实现出色的循环稳定性。
非原位表征和第一原理计算进一步确定了多齿Mn2+配位的发生及其在稳定烯醇化PI-COF中间体中的关键作用。此外，作者通过将PI-COF/Mn2+负极与基于MnO2/Mn2+转化反应的高压正极耦合的全锰离子原型电池在0.2 A g-1的电流密度下表现出1.28 V的稳定放电平台和115 mAh g-1的超高容量。
王文龙团队AEM：多齿螯合在水系全锰离子电池的聚酰亚胺共价有机框架中高效存储Mn2+
图1. PI-COF在2.0MMnSO4电解液中的电化学性能
总之，该工作强调了两个主要发现。首先，实验和理论研究的结合证明了Mn2+离子的多齿螯合在柔性PI-COF主体材料中实现高效且可逆的Mn2+存储。其次，将多齿螯合PI-COF/Mn2+负极与MnO2/Mn2+正极组装的全锰离子水系电池代表了水系多价离子电池领域的重大进步。
这种Mn2+介导的新型水系可充电电池在0.2 A g-1的电流密度下具有超高的容量（115 mAh g-1）和约1.28 V的稳定放电平台，并且在长循环期间具有出色的容量保持能力。除了Mn2+之外，这种概念上的新策略也可能普遍适用于其他多价离子，启发有机电极材料的合理分子工程并最大化多价离子电池的储能效率。
王文龙团队AEM：多齿螯合在水系全锰离子电池的聚酰亚胺共价有机框架中高效存储Mn2+
图2. 电池性能
Multidentate Chelation Enables High-Efficiency Mn2+ Storage in Polyimide Covalent Organic Framework for Aqueous All Mn-Ion Battery, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301631

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/04/00bd9a7f39/

赞 (0)
0

相关推荐