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云南大學(xué)郭洪AM：雙功能COF構(gòu)建協(xié)同界面，促進硫轉(zhuǎn)化和鋰離子傳輸

鋰硫（Li-S）電池以其較高的理論比容量和成本效益而脫穎而出。然而，鋰硫電池的實際應(yīng)用受到穿梭效應(yīng)、緩慢的氧化還原動力學(xué)和枝晶生長等問題的阻礙。

圖1 COF-CN-S的設(shè)計

云南大學(xué)郭洪等開發(fā)了一種具有氰基和多硫鏈雙功能活性位點的共價有機框架（COF-CN-S）作為協(xié)同功能促進劑，以同時解決枝晶和穿梭效應(yīng)問題。研究顯示， COF-CN-S涂層聚丙烯隔膜可作為氧化還原介質(zhì)，實現(xiàn)對硫正極和鋰負極的雙重保護。

首先，COF-CN-S中的氰基可以排斥多硫化陰離子，而多硫鏈可以與多硫化物發(fā)生可逆反應(yīng)，從而精確控制多硫化物的氧化還原行為。此外，COF-CN-S還能與Li⁺相互作用，促進Li⁺的傳輸，有效抑制鋰枝晶。

圖2 對稱電池性能

因此，采用這些COF-CN-S改性隔膜的電池顯示出明顯改善的電化學(xué)性能。當(dāng)應(yīng)用于鋰/鋰對稱電池時，在8.0 mA cm^-2的條件下，顯示出超過7600小時的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，組裝的Li-S電池在0.1C條件下的初期放電容量高達1206.4 mAh g^-1，而且在0.5 C條件下可穩(wěn)定循環(huán)超過850次。因此，這項工作既展示了一種增強硫氧化還原反應(yīng)動力學(xué)的新策略，也為COF功能材料在儲能系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用提供了前景。

圖3 Li-S電池性能

Constructing Cooperative Interface via Bi-Functional COF for Facilitating the Sulfur Conversion and Li+ Dynamics. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305818

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