兰亚乾/陈宜法Angew.：锯齿形跳跃位点嵌入COF涂层用于锌负极

研究内容

在水性锌离子电池(AZIBs)的人工负极极保护涂层中，对锌跳跃/转移位点的精确设计和调整以及对枝晶形成机制的深入理解至关重要。

华南师范大学兰亚乾和陈宜法通过设计一系列基于酸酐的共价有机框架(PI-DPCOF和PI-DT-COF)来探讨负极涂层界面的作用，这些框架具有专门设计的Z字形跳跃位点和亲锌酸酐基团，可以作为研究相关Zn 2+ 跳跃/转移行为以及界面相互作用的所需平台。由于这些优势，最佳PI-DT-COF电池在对称电池(60 mA cm -2 下2000次循环)和全电池(2 A g -1 下1600次循环)中都提供了优异的循环寿命，几乎优于所有报道的多孔晶体材料。相关工作以“Zigzag Hopping Site Embedded Covalent Organic Frameworks Coating for Zn Anode”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者制备了一系列具有专门设计的Z字形跳跃位点和亲锌酸酐基团的基于酸酐的COFs(PI-DP-COF和PI-DT-COF)，这些COFs可作为所需平台应用，研究相关的Zn 2+ 跳跃/转移、枝晶抑制、电镀/剥离行为以及阳极和涂层之间的界面相互作用。

要点2.理论计算与实验相结合，具有特定Z字形位点的酸酐基COFs的ABC堆叠模型可以同时实现Zn 2+ 在基于COFs平台上的均匀扩散、缩短扩散路径和降低扩散能量，从而加速Zn 2+ 的扩散动力学、降低表面能量、均匀离子分布或电场。

要点3.最佳PI-DT-COF电池在对称电池(60 mA cm -2 下2000次循环)和全电池(2 A g -1 下1600次循环)中都提供了优异的循环寿命，几乎优于所有报道的多孔晶体材料。

研究图文

图1. 具有锯齿形位点的酸酐基COFs用于负极涂层的优点的示意图。

图2. PI-DT-COF和PT-DP-COF的制备与表征。

图3. PI-DT-COF@Zn, PI-DP-COF@Zn以及裸锌对称电池的电化学性能。

图4. PI-DT-COF@Zn上锌沉积行为的机理研究。

图5. Zn 2+ 传输机制和Zn 2+ 溶剂化结构的研究。

文献详情

Zigzag Hopping Site Embedded Covalent Organic Frameworks Coating for Zn Anode

Can Guo, Xin Huang, Jianlin Huang, Xi Tian, Yuting Chen, Wenhai Feng, Jie Zhou, Qi Li, Yifa Chen,* Shun-Li Li, Ya-Qian Lan*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202403918