【研究背景】
锂(Li)金属具有极高的理论比容量(3860 mAh g−1)和低电化学电位 (−3.04 V vs. 标准氢电极)，因此被广泛用作高能量密度电池的负极材料。然而，锂枝晶的不可控生长和循环充放电过程中活性锂的持续消耗，导致锂金属电池的库仑效率低、循环寿命短。在锂负极上构建保护层，是抑制锂枝晶形成并提高循环性能的有效策略。共价有机框架材料(COF)是通过共价键连接构建的，鉴于它们高度稳定的框架和一维开放通道，一些含有亲锂单元的二维(2D)COFs已经被用作负极保护层，以追求高性能的锂金属电池。到目前为止，已经使用了例如喹啉、酞酰亚胺、三嗪环和氟化基团等亲锂单元来构建2D COFs作为保护层。然而，2D COFs的一维开放孔道容易诱导锂枝晶沿着有序方向生长，而且片层堆叠会阻碍亲锂位点在充放电过程中的充分利用。与2D COF相比，三维(3D) COF具有沿3D方向延伸的框架，避免了层间Π-Π堆叠相互作用。然而，由于亲锂基团的多样性和密度不足，电池表现出较差的动力学性能。因此，构建具有致密亲锂基团的3D COF以实现均匀的锂吸附和沉积仍然是一项重大挑战，这可能为追求高性能锂金属电池提供新思路。
【工作介绍】
近日，中国科学院上海高等研究院曾高峰、徐庆课题组提出了一种新型的三维共价有机框架(3D COF)作为锂金属电池的保护层。他们基于诱导柔性的6-连接环三磷腈衍生物醛和4-连接卟啉基四苯胺合成一种具有致密亲锂位点的3D COF。框架中的磷腈环和卟啉环作为富电子和亲锂位点，促进Li+沿3D方向的快速传输，从而实现了在集流体上高度平滑和致密的Li沉积。该文章发表在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。郑双和付钰彬为本文第一作者。
【内容表述】
本文的核心要点是开发了一种新型的三维共价有机框架(3D COF)，具备高密度的锂亲和位点，作为锂金属电池保护层。这种3D COF通过[6+4]合成策略制备，利用6连接的环三磷腈衍生物醛和4连接的卟啉基四苯基胺。COF中的磷腈环和卟啉环作为电子丰富和亲锂位点，提高了三维方向上均匀的Li+通量，从而实现了高度平滑和致密的Li沉积。这种结构不仅提高了Li/Por-PN-COF-Cu电池的库仑效率(320个循环内平均CE达到99.1%)，
声明：
“具有密集亲锂位点的三维共价有机框架保护层助力高性能锂金属电池” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
747
编辑：中冶有色网
来源：中国科学院上海高等研究院
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年06月06日 ~ 08日 
