​中科大陈维Angew：共价有机框架对氯化锂氧化的有机催化实现稳定锂-氯电池

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​中科大陈维Angew：共价有机框架对氯化锂氧化的有机催化实现稳定锂-氯电池
可充电锂离子电池是一种很有前途的高能量密度电池系统。然而，由于LiCl缓慢氧化为Cl2，只有在低比容量下才能实现合理的循环寿命。
​中科大陈维Angew：共价有机框架对氯化锂氧化的有机催化实现稳定锂-氯电池
在此，中国科学技术大学陈维团队提出了一种具有催化活性的胺官能化共价有机骨架（COF），即COF-NH2，它显著降低了LiCl的氧化势垒，并加速了Li-Cl2电池中LiCl的抗氧化动力学。使用COF-NH2得到的Li-Cl2电池(Li-Cl2@ COF-NH2)同时表现出低过电位、高达3500mAh/g的超高放电容量和81.4%的第一次循环时沉积的LiCl的促进利用率（UR-LiCl），这是迄今为止的最高报告值。
此外，Li-Cl2@COF-NH2当电池在-20°C下以2000 mAh/g的容量运行，库仑效率（CE）约为100%，放电平台为3.5V时，电池可以稳定循环200多次。令人印象深刻的是Li-Cl2@COF-NH2软包电池可提供>400 Wh/kg的高能量密度，循环50次后平均CE为~95%。
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图1. Li-Cl2@COF-NH2软包电池
总之，该工作开发了一种有机催化剂 COF-NH2，以解决氯化锂充电电池中氯化锂氧化缓慢的问题。实验证明，氧化条件下的胺基团能显著降低氯化锂的氧化障碍，从而大大提高了氯化锂正极的可逆性。在 COF-NH2 的高效催化下，氯化锂电池可实现的3500 mAh/g高放电容量，锂盐利用率为81.4%，高于报告的最高值 63%，降低了充电极化电压（0.21 V，低于电流密度为 1500 mA/g 时的对比样品）。
此外，基于 COF-NH2 的优势，该氯化锂电池在 -20 °C下循环 200 次以上仍能保持 2000 mAh/g 的超高容量。因此，该有机催化剂在氯化锂电池系统中的成功应用有望加速高能量存储的实际应用。
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图2. Li-Cl2@COF-NH2电池在低温下的电化学性能
Organocatalytic Lithium Chloride Oxidation by Covalent Organic Frameworks for Rechargeable Lithium-Chlorine Batteries, Angewandte Chemie International Edition，2023，DOI: 10.1002/anie.202315931

原创文章，作者：wdl，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/01/21/fb0b87dfaf/

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