港城大张其春Angew: 三氮杂环戊烯三酮共价有机框架中的多个氧化还原活性中心, 用于高容量、高倍率和超稳定钠离子电池

钠离子电池( SIBs )由于Na+半径大，动力学缓慢，体积变化大，比容量有限。这些问题可以通过使用共价有机框架( COFs )作为电极来解决。本文设计并合成了一种含氮杂环丁烯三酮的COF (记为CityU-33)作为钠离子电池的电极材料。由于其固有的丰富的氧化还原活性位点和快速的插层动力学，CityU-33在0.1 A g -1下具有410.4 m Ah g -1的高放电容量，并表现出显著的长期循环稳定性，在0.2 A g -1下的放电容量为313 m Ah g-1，在1700 次循环中保持率约为100 %，成为SIBs的顶级COF电极材料。

图文简介

CityU-33 ( a )的FTIR光谱。CityU-33的XPS谱：( b ) C 1s；( c ) N1S . ( d ) CityU-33的实验(葡萄酒色)、Pawley精制(黑色)、模拟堆积(紫色)及其差值(浅蓝色)和布拉格位置(绿色)的PXRD图谱。( e ) CityU-33的空间填充模式，层数沿c方向(左)和b方向(右)以AA堆叠模式排列。( f ) CityU-33在77 K(插入式:孔径分布)下的氮气吸附-脱附等温线。

( a ) CityU-33在不同扫速下的CV曲线。( b )根据峰电流与扫描速率的关系确定b值。( c )不同扫描速率下的赝电容和扩散控制存储贡献。( d )倍率性能。( e ) CityU-33电极在不同电流密度下的放电-充电曲线。( f ) Na//CityU-33电池在0.2 A g -1电流密度下的循环性能。( g ) Na//CityU-33电池与代表性有机电极材料的电化学性能比较。

Na//CityU-33电池原位ATR-FTIR测试的相应二维彩色填充等值线图

( a ) CityU-33重复单元的分子静电势( MESP )示意图。( b )每个CityU-33重复单元的LUMO图( c ) CityU-33不同Na +嵌入步骤的晶胞总能量。( d ) n个( n = 1 ~ 12)钠原子在每个CityU-33重复晶胞上的插层结构的俯视图和侧视图。

论文信息

通讯作者：Qichun Zhang