共价有机框架（COF）是一类很有前途的锂离子电池电极材料。然而，所报道的COF正极通常表现出低电位和电压平台，这限制了它们的进一步应用。
在此，浙江工业大学张诚，董玉杰，黄启迪，李维军等人通过单体PTB与DHZ的席夫碱缩合构建了一种具有双极特性的新型三维（3D）COF材料PTB-DHZ-COF。以PTB-DHZ-COF为正极的电池表现出1.2-4.2 V的宽电位范围和超过3.6 V的放电电压平台。
通过将PTB-DHZ-COF与碳纳米管复合，成功制备了PTB-DHZ-COFX复合材料。PTB-DHZ-COF40电池表现出高比容量（1000 mA·g−1时为114.24 mAh·g−1）、优异的循环性能（5000次循环后容量保持率为86.3%）和超高能量密度（489 Wh·kg-1）。
总之，该工作设计并合成了一种用于锂离子电池正极的新型3D COFs材料，具有p/n双极性。由于其独特的结构单元，PTB-DHZ-COF电池在大多数 COF 正极电池中表现出最高的电位范围（1.2-4.2 V）和电压平台（>3.6 V）。将PTB-DHZ-COF与高导电碳纳米管复合后，制备的PTB-DHZ-COF40作为正极材料在1000 mA·g−1下达到了114.24 mAh·g−1的高容量。5000次循环后，容量保持率仍保持在86.3%，表现出优异的循环稳定性。
此外，该电池的最大能量密度为486 Wh·kg−1，功率密度为3.185 kW·kg−1，超过了目前的商业电池系统。因此，该工作为未来高性能储能器件中电极活性材料结构设计提供了新的见解。
图2. PTB-DHZ-COF可逆电化学过程中的氧化还原机制
Integrated High Voltage, Large Capacity, and Long-Time Cyclic Stability of Lithium Organic Battery Based on a Bipolar-Type Cathode of Triphenylamine-Hydrazone COF Material , Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310668
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