High‐Voltage Single‐Ion Covalent Organic Framework Electrolytes Enabled by Nitrile Migration Ladders for Lithium Metal Batteries

腈 共价键 锂(药物) 电解质 离子电导率 离子键合 有机自由基电池 离子 材料科学 电化学 密度泛函理论 化学 电极 计算化学 有机化学 物理化学 内分泌学 医学
作者
Weiping Li,Shantao Han,Chenxi Xiao,Jingying Yan,Baifei Wu,Peng Wen,Jun Lin,Mao Chen,Xinrong Lin
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (42): e202410392-e202410392 被引量:21
标识
DOI:10.1002/anie.202410392
摘要

The poor electrochemical stability window and low ionic conductivity in solid-state electrolytes hinder the development of safe, high-voltage, and energy-dense lithium metal batteries. Herein, taking advantage of the unique electronic effect of nitrile groups, we designed a novel azanide-based single-ion covalent organic framework (CN-iCOF) structure that possesses effective Li+ transport and high-voltage stability in lithium metal batteries. Density functional theory (DFT) calculations and molecular dynamics (MD) revealed that electron-withdrawing nitrile groups not only resulted in an ultralow HOMO energy orbital but also enhanced Li+ dissociation through charge delocalization, leading to a high tLi+ of 0.93 and remarkable oxidative stability up to 5.6 V (vs. Li+/Li) simultaneously. Moreover, cyanation leveraging Strecker reaction transformed reversible imine-linkage to a stable sp3-carbon-containing azanide anion, which facilitated contorted alignment of transport "ladders" along the one-dimensional anionic channels and the ionic conductivity could reach 1.33×10-5 S cm-1 at ambient temperature without any additives. As a result, CN-iCOF allowed operation of solid-state lithium metal batteries with high-voltage cathodes such as LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NCM811), demonstrating stable lithium deposition up to 1,100 h and reversible battery cycling at ambient temperature up to 4.5 V, shedding light on the importance of discovering new functionality for forthcoming high-performance batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Jasper的应助被LOTUS采纳,获得10
刚刚
刚刚
wangyujie完成签到,获得积分10
刚刚
荒糖完成签到,获得积分10
1秒前
张肥肥发布了新的文献求助10
2秒前
乐乐的应助被愤怒野猪采纳,获得10
2秒前
惠惠子发布了新的文献求助10
2秒前
wang发布了新的文献求助10
3秒前
ovo完成签到,获得积分10
3秒前
田様的应助被小天采纳,获得10
5秒前
6秒前
Jasper的应助被外向飞凤采纳,获得10
7秒前
9秒前
9秒前
10秒前
11秒前
张肥肥完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
li发布了新的文献求助10
15秒前
GE发布了新的文献求助10
16秒前
科研人发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
lsm发布了新的文献求助10
19秒前
Banana完成签到,获得积分10
20秒前
黄天完成签到 ,获得积分10
21秒前
xueshufengbujue完成签到,获得积分0
22秒前
24秒前
26秒前
张哈哈完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
29秒前
Sincy发布了新的文献求助10
30秒前
勤恳完成签到,获得积分10
33秒前
34秒前
SciGPT的应助被ZM采纳,获得10
35秒前
36秒前
36秒前
迷你的飞松完成签到,获得积分10
40秒前
42秒前
genius_yue发布了新的文献求助10
42秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
CLSI C56QG Examples of Hemolyzed, Icteric, and Lipemic/Turbid Samples Quick Guide 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7815352
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9344938
关于积分的说明 20526711
捐赠科研通 7408157
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3330903
关于科研通互助平台的介绍 2477377
邀请新用户注册赠送积分活动 2350558