共價(jià)有機(jī)框架（COFs）較差的電子和離子導(dǎo)電性嚴(yán)重限制了COF基實(shí)用可充電池電極的發(fā)展。

北京科技大學(xué)姜建壯、王康、王海龍等構(gòu)建了一種具有良好結(jié)晶性和豐富氧化還原活性位點(diǎn)的雙孔COF–USTB-6，它是通過(guò)2,3,8,9,14,15-六(4-醛基苯基)二喹喔啉[2,3-a:2,3-c]酚嗪和2,7-二氨基芘-4,5,9,10-四酮的聚合獲得的。

圖1. USTB-6的結(jié)構(gòu)表征

石墨烯在復(fù)合材料形成過(guò)程中發(fā)揮異質(zhì)成核作用，引導(dǎo)碳層上均勻分散的薄COF納米片的生長(zhǎng)，有效地提高了COF基電極的電子導(dǎo)電性。此外，由于USTB-6中氧化還原活性位點(diǎn)的高利用率，石墨烯上的USTB-6納米片具有相當(dāng)高的容量。

另外，就長(zhǎng)循環(huán)期間的高容量而言，突出的LIBs性能是由于COF的高密度氧化還原活性位點(diǎn)、層狀納米結(jié)構(gòu)以及該正極中石墨烯和COF之間的強(qiáng)π-π相互作用的協(xié)同作用。

圖2. USTB-6@G的電化學(xué)性能

因此，這種石墨烯支持的USTB-6納米片正極用于鋰離子電池時(shí)，在電流密度為0.2C時(shí)表現(xiàn)出285 mA h g^-1的比容量，在10C時(shí)仍有188 mAh g^-1的出色的倍率性能。

更重要的是，USTB-6納米片正極在5C下進(jìn)行6000次循環(huán)循環(huán)后，仍保持170 mA h g^-1的容量。總之，這項(xiàng)工作不僅提供了一種具有高理論容量的氧化還原活性的新型結(jié)晶COF，而且還為實(shí)用的LIBs建立了高性能的有機(jī)正極。

圖3. 動(dòng)力學(xué)及儲(chǔ)鋰機(jī)制研究

In-situ Growth of Covalent Organic Framework Nanosheets on Graphene as Cathode for Long-life High-capacity Lithium-ion Battery. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202203605