陈永胜/张洪涛AFM: 高性能锂离子电池COF正极材料的分子和形态优化化学设计

在大多数情况下，要获得高性能的锂离子电池（LIBs）电极材料，需要对其分子结构和形貌进行优化。通常，共价有机骨架（COFs）的分子结构可以通过化学设计很好地设计，而它们的形态主要通过后处理进行优化。

在此，南开大学陈永胜教授、张洪涛等人采用简单的一步溶剂热法制备了一种均匀且极薄的2D纳米片六角组装的3D花状双极型COF（即TP-TA COF）。

制备的COF同时含有C-N和C=N氧化还原活性基团，无需任何后处理，实现了极具挑战性的同时优化高性能电极材料所需的分子结构和形态。

图1. 3D分层花状TP-TA COF的形成机制及表征

当用作LIBs的正极材料时，TP-TA COF 的双极型特征和良好的形态协同作用，赋予TP-TA COF优异的整体电化学性能，同时提供高容量（在200 mA g^-1时达207 mA hg^-1），优良的倍率性能（在5.0 A g^-1时为129 mA hg^-1），和优异的循环稳定性（在5.0 A g^-1下1500次循环后容量保持率为93%）。

这项工作有望通过同时调整COF的分子结构和形态，为开发用于下一代LIB的高性能电极材料提供一种有效的方法。

图2. TP-TA COF的电化学性能

Chemical Design for Both Molecular and Morphology Optimization toward High-Performance Lithium-Ion Batteries Cathode Material Based on Covalent Organic Framework, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107703

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陈永胜/张洪涛AFM: 高性能锂离子电池COF正极材料的分子和形态优化化学设计

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