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河南11选5 > 技术与支持 > 共轭卟啉COF纳米片多级组装体助力锂硫电池
共轭卟啉COF纳米片多级组装体助力锂硫电池
点击次数:118 发布时间:2019-04-15

锂硫电池被认为是具前景的下一代储能系统之一,这得益于其较高的能量密度(2600Wh/kg),而且单质硫具有成本低廉、环境友好等优势。然而,由于硫较差的导电性以及可溶性放电中间产物引起的穿梭效应,导致电池容量较低、循环性能较差,严重阻碍了锂硫电池的商业化应用。因具有良好的导电性,多孔碳材料被广泛用作载体负载硫,但非极性碳与极性的多硫化物之间相互作用较弱,不能有效的抑制穿梭效应。共价有机框架(COFs)作为一类有机聚合物具有一定的多孔性并包含大量极性基团,且一些共轭COFs具有半导体性质,使其在锂硫电池应用中具有很大的潜力。但是大多数COFs单一的孔径和无序堆叠的形貌严重限制了硫的负载量和吸附位点的曝露,因此调控COFs的形貌或结构使其具有多级孔道结构并引入大量可接触的极性位点,对提高硫负载量和提升锂硫电池的整体性能具有重要意义。

最近,中山大学的余教授、陈教授与合作者通过溶剂热法成功合成了具有花状形貌、多级孔道的卟啉COF材料(COF-MF)。当其用于锂硫电池正极时,可实现较高的负载量,相较于聚集的COF对比样品(COF-CS),表现出更优异的电化学性能。最后,作者也通过密度泛函理论(DFT)计算发现,COF骨架中的卟啉单元对多硫化物具有较强的吸附,可有效抑制多硫化物扩散,有助于提高电池的倍率性能和循环稳定性。该文章发表在国际期刊Energy Storage Materials上(即时影响因子:13.31)

材料制备过程

首先,将对苯二甲醛和四(4-氨基苯基)卟啉两种单体按一定比例溶解在混合溶剂中,加入适量的醋酸溶液,经过脱气处理后120度加热3天。然后,真空抽滤得到固体粉末,并使用索氏提取法清洗杂质。最后,60度真空干燥过夜后即可得到最终产物。

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