A Redox-Active 2-D Covalent Organic Framework as a Cathode in an Aqueous Mixed-Ion Electrolyte Zn-Ion Battery: Experimental and Theoretical Investigations

氧化还原 电解质 阴极 水溶液 化学 无机化学 共价有机骨架 阳极 电化学 锂(药物) 电池(电) 二甲氧基乙烷 共价键 化学工程 电极 有机化学 物理化学 医学 工程类 内分泌学 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Akshatha Venkatesha,Ruth Gomes,Anjali S. Nair,Saumyak Mukherjee,Biman Bagchi,Aninda J. Bhattacharyya
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:10 (19): 6205-6216 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.1c08678
摘要

We demonstrate here a simple alternative strategy of developing a stable and long-lived aqueous Zn-ion battery. The battery comprises a redox-active anthraquinone-based covalent organic framework (COF) and a graphene oxide composite (COF-GOPH) as the cathode, zinc metal as the anode, and a mixed-ion electrolyte with varying proportions of zinc and lithium ions. This cell configuration contrasts with those of conventional organic batteries with aqueous electrolytes having a single type of cation. Our findings convincingly show that an optimal Li+ to Zn2+ ion ratio is beneficial for Zn2+-ion diffusion into the COF. The energy storage mechanism is found to be due to the Zn2+-ion intercalation/deintercalation into the COF with simultaneous reversible redox activity of the framework carbonyl and imine moieties. Additionally, a theoretical analysis of the radial distribution function reveals the preferential insertion of Zn2+-ions along with its partial solvation shell into the framework, leading to an optimal coordination of Zn2+ with oxygen and nitrogen moieties of the COF network. On the other hand, the Li+ ions preferentially reside in solution. Irrespective of the electrolyte composition, the composite electrode COF-GOPH performs better than the COF. The best battery performance is obtained with the COF-GOPH in the presence of 0.5 M ZnSO4 and 0.5 M Li2SO4 electrolyte. The cell shows excellent cyclability and superior capacity with 82% retention even after 500 cycles (from the second cycle onwards). Our studies also reveal a Li+-ion-assisted pseudocapacitance mechanism that is partially responsible for the enhancement in the electrochemical performance in the mixed-ion electrolytes.
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
王业美少一横咯完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
77发布了新的文献求助10
3秒前
等等发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
muliushang发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
科研通AI6.4应助含蓄迎南采纳,获得10
5秒前
加绒完成签到,获得积分10
6秒前
YANG发布了新的文献求助30
7秒前
October发布了新的文献求助10
8秒前
优美亦云发布了新的文献求助10
8秒前
脑洞疼应助IV采纳,获得10
9秒前
科研通AI6.4应助无机采纳,获得10
10秒前
zzz发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
小马甲应助小狮子采纳,获得10
12秒前
Yuh完成签到,获得积分10
13秒前
领导范儿应助减简采纳,获得10
13秒前
科研通AI6.2应助减简采纳,获得10
14秒前
Owen应助减简采纳,获得30
14秒前
科研通AI6.3应助减简采纳,获得10
14秒前
Lucas应助减简采纳,获得10
14秒前
没时间解释了完成签到 ,获得积分10
14秒前
lukescholar发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Akim应助犹豫绾绾采纳,获得10
16秒前
16秒前
一颗葡萄完成签到 ,获得积分10
17秒前
杨生完成签到,获得积分10
17秒前
李健发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
19秒前
一一应助cslghe采纳,获得10
21秒前
小蘑菇应助神勇的寒香采纳,获得10
21秒前
666发布了新的文献求助10
22秒前
小狮子发布了新的文献求助10
23秒前
diudiuer发布了新的文献求助10
23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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7344988
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8957271
关于积分的说明 19020060
捐赠科研通 6996620
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3219887
关于科研通互助平台的介绍 2384819
邀请新用户注册赠送积分活动 2200115