Cationic Covalent Organic Framework-Based Electrolyte Enabling Fast Li-Ion Conduction for Lithium Metal Battery Application

电解质 材料科学 法拉第效率 离子电导率 电化学 电化学窗口 阳离子聚合 化学工程 电导率 复合数 离子键合 锂(药物) 共价键 共价有机骨架 纳米技术 电池(电) 金属 无机化学 锂电池 金属锂 金属有机骨架 热传导 聚合物电解质 电极 离子液体 电介质 快离子导体
作者
Chen Wen-ze,Xiaoyi Zhai,Xiao-qing MA,Jin Zhang,Guo‐Qin Zhang,Yuan‐Bo Tong,Dong-Qiang Cao,Xu-Sheng Gao,Hong‐Bin Luo,Chenjie Zhu,Xiao‐Ming Ren
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (34): 46260-46269
标识
DOI:10.1021/acsami.6c09398
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) have garnered increasing attention as versatile platforms for Li+ conduction in lithium-based batteries; however, achieving high ionic conductivity in COF-based electrolytes remains a formidable challenge. Herein, we demonstrate a robust cationic vinylene-linked COF (COF-Br) as an efficient host for constructing high-performance composite electrolytes and highlight its great potential for practical application in lithium-metal batteries. The composite electrolyte, named as IL@COF-Br, was prepared by incorporating an ionic-liquid electrolyte (Li-IL) within the well-defined nanochannels of COF-Br. The cationic framework enhances dielectric screening, thereby promoting lithium-salt dissociation, while strong electrostatic interactions between the framework and anions effectively suppress anion mobility, leading to preferential Li+ transport. As a result, IL@COF-Br delivers a high ionic conductivity exceeding 10-3 S cm-1, a large Li+ transference number (0.79), and a wide electrochemical stability window (5.42 V). In addition, the composite electrolyte exhibits excellent interfacial compatibility with lithium metal and effectively mitigates dendrite formation during repeated cycling. When integrated into lithium-metal batteries, IL@COF-Br enables the batteries to achieve outstanding electrochemical performance, including good rate capability, a high specific capacity of 137.6 mAh g-1 at 0.5 C, and remarkable cycling stability, with a capacity retention of 90.4% and a Coulombic efficiency of 99.5% after 300 charge-discharge cycles. This study provides an effective strategy for leveraging cationic COF architectures to develop advanced quasi-solid-state electrolytes for next-generation lithium-metal 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
Ava的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
今后的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
在水一方的应助被科研通管家采纳,获得80
刚刚
小马完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
ding的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
流浪者发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
611发布了新的文献求助10
1秒前
JamesPei的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
aajhajkahna的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
顾矜的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
桐桐的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
萍萍完成签到,获得积分10
2秒前
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
yu完成签到,获得积分10
4秒前
CC关注了科研通微信公众号
6秒前
远道完成签到,获得积分10
7秒前
糊涂的小蚂蚁完成签到,获得积分20
8秒前
强健的面包的应助被Rjrerty采纳,获得10
9秒前
木饰面完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
611完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
如初完成签到,获得积分10
10秒前
will完成签到,获得积分10
11秒前
niwyg发布了新的文献求助10
11秒前
123的应助被沉静忘幽采纳,获得30
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
Qualitative Methodologies in Tourism Studies: Disrupting and Co-creating Critical Research 350
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8052234
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9480007
关于积分的说明 21300676
捐赠科研通 7620497
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3393725
关于科研通互助平台的介绍 2524856
邀请新用户注册赠送积分活动 2431738