基于地壳中钾的水分含量较高及其成本价低等优缺点,近日,钾亚铁离子锂电(potassium ion batteries, PIBs)在储能领域受到科研人员广泛的关注。目前不同种类的碳材料被用在钾离子电池的电极材料中,但由于钾离子体积较大,在充放电过程中造成电极材料的体积膨胀,从而影响其循环稳定性。为了提升钾离子电池性能,需要在同时在多个尺度调控碳电极材料:包括原子级别均匀掺杂,纳米尺度调控碳层间距以及介观多孔结构。
近日,上海大学王勇教授和东华大学李小鹏研究员合作,报道了以COFs材料为基础,在多尺度条件下构筑高性能钾离子电池材料。在准备过程中中,以共价有机物架构设计涂料(TPB-DMTP-COF)涂料为形式,凭借其多孔类型,在孔中装运六氟磷酸铵(AHF),实行无定形碳准备出金属电极涂料(AHF@COF1000) (图1)。AHF@COF1000有是高的比接触面积(1017m2/g),很多的孔道框架(孔容为1.02cm3/g),包括较高的杂氧分子纯度(5.83%)。更应该关键性的是,在氢氟酸处理过程中中,AHF的进行分解引起碳层间隔的扩大(0.40 nm)更能控制钾亚铁离子的充蓄电池充电。
有机化学反应特性测验出现,相对于于之间炭化的COF材料(COF1000),AHF@COF1000具备着高些的体积和倍数功效,各种更稳的循坏比较安全稳定分析。在以100 mA g-1必要条件下充电流300圈之后,其可逆容量为350 mAh g-1。在以1000 mA g-1高电流大小环境下充释放电能2000圈之后,其可逆容量为179 mAh g-1,少于大方面已新闻的杂原子核夹杂着的碳金属电极原材料。这么的工作的为特征提取COFs材料开发的主客体化学提供了新的思路。
涉及到操作撤稿在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.202000159)上。本文的**作者是中科院上海高等研究员徐庆博士。该项研究工作得到了上海市浦江人才计划,国家自然科学基金,东华大学励志计划的支持。