Design of Isomeric Covalent Organic Frameworks for Realizing Low‐Temperature Sodium Storage

化学 共价键 离子 离子键合 钠 密度泛函理论 动力学 化学工程 分子动力学 储能 合理设计 螯合作用 扩散 无机化学 分子 机械化学 化学动力学 纳米技术
作者
Yanan Kou,Jianyi Chu,Yihao Zhang,Zixuan Shan,Zhihao Jia,Xuan Peng,Xiangyu Su,Yuan Chen,Chengliang Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (39): e6384515-e6384515
标识
DOI:10.1002/anie.6384515
摘要

ABSTRACT High‐performance low‐temperature sodium‐ion batteries (SIBs) are essential for energy storage in extreme environments, which, however, is severely hindered by the sluggish reaction kinetics due to the slow ionic diffusion and lattice shrink. Herein, we report an isomeric design strategy for anthraquinone‐based covalent organic frameworks (TPAQ‐COF) to optimize sodium storage by regulating the spatial arrangement of carbonyl groups. By engineering TPAQ‐COF with adjacent carbonyl coordination sites (isomeric TPAQ‐COF, i‐TPAQ‐COF), we successfully leverage a synergistic chelation effect to facilitate sodium ion storage at low temperature. As a result, i‐TPAQ‐COF exhibits a superior reversible capacity of 153 mAh g − 1 at 0.1 A g − 1 and an outstanding long‐term cycling stability (95% retention after 5000 cycles at 2 A g − 1 ) under ambient conditions. More importantly, the i‐TPAQ‐COF demonstrates remarkable low‐temperature resilience, delivering 124 mAh g − 1 at ‐30°C (representing 82% of capacity at room‐temperature) with negligible decay over 200 cycles, and retaining 75% of room‐temperature capacity (114 mAh g − 1 ) even at ‐40°C. Molecular dynamics (MD) simulations and density functional theory (DFT) calculations reveal that the adjacent carbonyl groups in i‐TPAQ‐COF exhibit a synergistic chelation effect, which not only elevates the discharge voltage, facilitates the capture of sodium ions but also effectively promotes ion transport.
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
刚刚
Ava的应助被美羊羊采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
香蕉觅云的应助被美好的火采纳,获得30
1秒前
星辰大海的应助被qingzhou采纳,获得10
2秒前
苏雪末完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
_蝴蝶小姐发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
笨笨的寒烟完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
ll完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
科研通AI6.4的应助被aoa采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
秋刀鱼发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
马铣飞发布了新的文献求助10
7秒前
WANG完成签到,获得积分20
8秒前
小马甲的应助被ctt采纳,获得10
8秒前
8秒前
connie发布了新的文献求助10
8秒前
廉泽完成签到,获得积分10
9秒前
天才子发布了新的文献求助10
9秒前
shinian发布了新的文献求助10
9秒前
Jasper的应助被美满的外套采纳,获得10
9秒前
言帅帅发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
搜集达人的应助被一年是年年采纳,获得10
11秒前
王思聪发布了新的文献求助10
11秒前
虫儿飞发布了新的文献求助10
11秒前
鱼鱼鱼完成签到 ,获得积分20
11秒前
圈儿多尼发布了新的文献求助10
11秒前
12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
From Scaling and Perturbation to Stability 5000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
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 8030561
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9469756
关于积分的说明 21239847
捐赠科研通 7600358
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3388478
关于科研通互助平台的介绍 2520825
邀请新用户注册赠送积分活动 2425307