​浙大JACS：创新记录！COF基锂电容量达338 mAh/g！

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​浙大JACS：创新记录！COF基锂电容量达338 mAh/g！
开发具有高稳定性的导电共价有机框架(COFs)对于光电和储能的实际应用是可取的。
浙江大学黄宁、范修林、陈红征等开发了一种新的基于Janus二酮的COF，它通过烯烃单元的连接实现了全sp2碳共轭，其电导率和载流子迁移率分别达到了10-3 S cm-1和7.8 cm2 V-1 s-1。
​浙大JACS：创新记录！COF基锂电容量达338 mAh/g！
图1 Janus二酮基COFs的设计与合成
与之前报道的基于COFs的电极相比，这些COFs具有几个明显的优势：
首先，有序的二维结构和介孔一维（1D）通道有利于电解液的快速扩散和容易接触的氧化还原活性羰基基团；
第二，COFs骨架上的全sp2共轭为电子传导提供了高速通道，而无需添加石墨烯和聚乙二氧基噻吩等导电介质；
第三，COFs卓越的坚固性可以保证锂离子电池（LIBs）的长循环稳定性和良好的可重复性；最后，这些COFs中高密度的电化学活性羰基使其有可能实现高容量和出色的倍率性能。
​浙大JACS：创新记录！COF基锂电容量达338 mAh/g！
图2 材料表征
因此，有序的二维晶体结构、良好的孔隙率、高导电性和丰富的氧化还原活性羰基单元使这些COFs可以作为高性能的LIBs正极材料。结果，TFPPy-ICTO-COF在0.1C的放电倍率下表现出高达338 mAh g-1的容量，这创造了COF基LIBs的新容量记录。
此外，它的容量保持率即使在1000次循环后也高达100%，从而显示了这些COF材料的显著稳定性。总体而言，这项工作不仅扩大了烯烃连接的COF的多样性，而且还在储能方面取得了新的突破。
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图3 采用COF基正极的锂离子电池的性能
Janus Dione-Based Conjugated Covalent Organic Frameworks with High Conductivity as Superior Cathode Materials. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c10509

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