共價有機框架（COF）是一類很有前途的鋰離子電池電極材料。然而，所報道的COF正極通常表現(xiàn)出低電位和電壓平臺，這限制了它們的進一步應用。
在此，浙江工業(yè)大學張誠，董玉杰，黃啟迪，李維軍等人通過單體PTB與DHZ的席夫堿縮合構建了一種具有雙極特性的新型三維（3D）COF材料PTB-DHZ-COF。以PTB-DHZ-COF為正極的電池表現(xiàn)出1.2-4.2 V的寬電位范圍和超過3.6 V的放電電壓平臺。
通過將PTB-DHZ-COF與碳納米管復合，成功制備了PTB-DHZ-COFX復合材料。PTB-DHZ-COF40電池表現(xiàn)出高比容量（1000 mA·g?1時為114.24 mAh·g?1）、優(yōu)異的循環(huán)性能（5000次循環(huán)后容量保持率為86.3%）和超高能量密度（489 Wh·kg-1）。
總之，該工作設計并合成了一種用于鋰離子電池正極的新型3D COFs材料，具有p/n雙極性。由于其獨特的結構單元，PTB-DHZ-COF電池在大多數(shù) COF 正極電池中表現(xiàn)出最高的電位范圍（1.2-4.2 V）和電壓平臺（>3.6 V）。將PTB-DHZ-COF與高導電碳納米管復合后，制備的PTB-DHZ-COF40作為正極材料在1000 mA·g?1下達到了114.24 mAh·g?1的高容量。5000次循環(huán)后，容量保持率仍保持在86.3%，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
此外，該電池的最大能量密度為486 Wh·kg?1，功率密度為3.185 kW·kg?1，超過了目前的商業(yè)電池系統(tǒng)。因此，該工作為未來高性能儲能器件中電極活性材料結構設計提供了新的見解。
圖2. PTB-DHZ-COF可逆電化學過程中的氧化還原機制
Integrated High Voltage, Large Capacity, and Long-Time Cyclic Stability of Lithium Organic Battery Based on a Bipolar-Type Cathode of Triphenylamine-Hydrazone COF Material , Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310668
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