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鄭大/中原工學院EnSM：通過冠醚功能化COF構(gòu)建超分子通道，助力1000次循環(huán)鋰硫電池

鋰硫（Li?S）電池有望用于下一代高能量密度系統(tǒng)。然而，多硫化物緩慢的硫轉(zhuǎn)化和穿梭嚴重限制了其商業(yè)應(yīng)用。

圖1.?BPTA-CE-COF的合成及表征

鄭州大學付永柱、唐帥、中原工學院翟黎鵬等在碳納米管（CNTs）表面原位合成了冠醚官能化的COF（BPTA-CE-COF），稱為 CE-COF@CNT ，用于改性電池隔膜，以實現(xiàn)高性能鋰硫電池。

研究顯示，CE-COF@CNT具有高導電性和由冠醚官能團形成的豐富超分子通道，可以通過冠醚-Li⁺相互作用催化加速多硫化物的擴散/轉(zhuǎn)化和Li₂S的沉積/分解。密度泛函理論（DFT）計算、X射線光電子能譜和非原位傅立葉變換紅外分析進一步驗證了這一點。

圖2.?鋰硫電池性能

因此，改性隔膜使Li?S電池在0.1C下具有1618.1 mAh g^?1的高初始放電容量、優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在1C下的1000次循環(huán)中，每循環(huán)的容量衰減低至0.040%。

此外，即使在高硫質(zhì)量負載（8.04 mg cm^?2）和貧電解液（4.0 μL mg^?1）的情況下，靶向Li?S電池在100次循環(huán)后仍能提供92.9%的高容量保持率。總體而言，這項工作為使用COF材料開發(fā)高性能鋰硫電池提供了新的策略。

圖3.?Li₂S的沉積實驗及理論計算

Supramolecular Channels via Crown Ether Functionalized Covalent Organic Frameworks for Boosting Polysulfides Conversion in Li?S Batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103143

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