中国科学院发展出新型三维共价有机框架 助力实现高性能锂金属电池

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高能量密度锂金属电池因其极高的理论比容量和低电化学电位而备受关注，但锂枝晶生长和活性锂损耗导致库仑效率低、循环寿命短的问题一直制约其发展。构建人工固态电解质中间相是解决这一难题的关键策略。三维共价有机框架(COF)具有独特的3D结构，可有效避免层间堆叠，但其亲锂基团密度不足，限制了其动力学性能。

中国科学院上海高等研究院曾高峰研究员团队开发了一种新型三维COF，作为锂金属电池的负极保护层，有效解决了这一挑战。该COF通过[6+4]合成策略制备，其结构中富含电子且亲锂的磷腈环和卟啉环，提供了高密度锂亲和位点，实现了均匀的锂沉积。

该保护层显著提升了Li/Por-PN-COF-Cu电池的库仑效率，并加速了锂离子传输。即使在5C的高倍率下，LiFePO4全电池也能稳定运行。理论计算证实了锂离子与COF之间强相互作用，促进了锂离子脱溶剂化和快速反应动力学。

这项研究成果发表在《德国应用化学》杂志上，并得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。

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