【计算文献解读】EnSM：冠醚功能化COF助力Li-S电池！

锂-硫（Li-S）电池是下一代高能量密度系统的理想选择，但多硫化物的硫转化缓慢、易挥发等问题严重制约了其商业应用。基于此，郑州大学付永柱教授和唐帅博士、中原工学院翟黎鹏博士等人报道在碳纳米管（CE-COF@CNT）表面原位合成了冠醚功能化COF（BPTA-CE-COF），用于修饰Li-S电池中的隔板。改进后的隔板使Li-S电池在0.1 C时具有1618.1 mAh g^-1的高初始放电容量，具有优异的倍率性能，并且具有良好的循环稳定性，在1 C下1000次循环时，每循环容量衰减0.040%，且即使在高硫负载量（8.04 mg cm^-2）和稀薄电解质（4.0 μL mg^-1）下，目标Li-S电池在100次循环中还具有92.9%的高容量保留率。

VASP解读

通过DFT计算，作者研究了COF@CNT的初始反应活化能势垒。采用COF@CNT简单模型，作者计算了S₈到Li₂S的总还原过程，并以碳纳米管作为对比材料。首先，在从S₈到Li₂S₈的过程中，COF@CNT比CNT显示出更多的负结合能。从Li₂S₄到Li₂S₂和从Li₂S₂到Li₂S这两个过程的活化能比其他过程都要大，说明Li₂S₂/Li₂S的形成过程是整个还原过程的速率决定步骤。

从S还原过程中各步骤的活化能值来看，COF@CNT底物比纯碳纳米管更有利于S₈还原为Li₂S。此外，作者还检测了Li₂S在不同底物上的破断能，分析了Li₂S的分解能力。COF@CNT表面的解离能为0.272 V，低于CNT表面的0.512 V，充分体现了前者对Li₂S相变具有更高的催化强度。因此，BPTA-CE-COF可提供丰富的活性位点，从而增强LiPSs对硫还原反应的吸附和催化转化。

Supramolecular Channels via Crown Ether Functionalized Covalent Organic Frameworks for Boosting Polysulfides Conversion in Li-S Batteries. Energy Storage Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103143.

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