有機(jī)電極材料因其環(huán)境友好、輕質(zhì)高能、結(jié)構(gòu)可設(shè)計等優(yōu)勢，有機(jī)電極材料因其輕質(zhì)、環(huán)保、可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)勢，被視為下一代電池材料的重要選擇。然而，現(xiàn)有的有機(jī)電極材料在有機(jī)電池特別是全有機(jī)對稱鋰離子電池（SAOBs）中的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如難以同時滿足正負(fù)極電壓需求、電極兼容性差以及工藝復(fù)雜等。盡管已報導(dǎo)一些小分子和共價有機(jī)聚合物用于對稱全有機(jī)電池中，但其溶解性高或功能單一的問題限制了實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)新型雙電極可用材料以突破上述挑戰(zhàn)至關(guān)重要。 近日，華南師范大學(xué)蘭亞乾、陳宜法教授團(tuán)隊設(shè)計了一種基于酰亞胺連接的三基元分子結(jié)COFs材料（TAT-AZO-COF），并將其作為雙電極活性材料應(yīng)用于SAOBs中。
示意圖 1. 基于COFs的全有機(jī)對稱鋰離子電池 圖1. COFs的結(jié)構(gòu)示意圖和PXRD圖 圖2. TAT-AZO-COF的結(jié)構(gòu)表征 在半電池測試中，當(dāng)AT-AZO-COF用作正極材料時，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在0.1 A g-1下表現(xiàn)出541 mAh g-1的高可逆比容量，活性位點(diǎn)利用率達(dá)95.6%，在10 A g-1大電流下，循環(huán)2000次仍保持160 mAh g-1的容量；用作負(fù)極材料時，在活化后容量高達(dá)1054 mAh g-1，遠(yuǎn)超其理論值（486 mAh g-1）。全電測試中組裝的SAOBs在10 A g-1高電流密度下循環(huán)10000次后仍保持90 mAh g-1的容量，能量密度高達(dá)125 Wh kg-1，同時組裝成軟包電池后成功點(diǎn)亮LED燈，并在折疊狀態(tài)下也可穩(wěn)定運(yùn)行，展示了其在柔性可穿戴設(shè)備中的潛力。 圖3. TAT-AZO-COF的半電池性能圖。 圖4. TAT-AZO-COF的全電池性能圖 圖5. 儲鋰機(jī)理探究圖 該項工作中研究報道了三基元分子結(jié)COFs材料TAT-AZO-COF，通過羰基/偶氮基/三嗪基協(xié)同效應(yīng)突破全有機(jī)對稱鋰離子電池性能瓶頸，實(shí)現(xiàn)125 Wh kg-1高能量密度且組裝軟包電池驗(yàn)證其柔性應(yīng)用潛力。該材料設(shè)計將為多功能有機(jī)電極材料設(shè)計開辟了新路徑。 論文信息 Three-Motif Molecular Junction Covalent Organic Frameworks for Symmetric All-Organic Lithium-Ion Battery Wenhai Feng, Zhi Yang, Can Guo, Huifen Zhuang, Rui Xu, Haifu Zhang, Mingjin Shi, Zhengyang Chen, Prof. Yifa Chen, Prof. Ya-Qian Lan Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202508937
