华南师范大学Angew：Zn-COF调节锌离子流动改善Zn溶液电池性能

纳米技术

2022-08-08

基于Zn的溶液相电池因为具有较高的理论容量、安全性、低价格等优势，因此得到广泛关注，但是将发生产氢反应，而且人们对枝晶生长有关机理的相关研究比较少，而且具有非常大的难度和挑战。

有鉴于此，华南师范大学兰亚乾、陈宜法等报道发展了一系列Zn亲和的COF材料（比如Zn-AAn-COF、Zn-DAAQ-COF、Zn-DAA-COF），这些COF能够调节产氢和Zn²⁺传输，其中Zn-AAn-COF具有最好的调节产H₂和Zn²⁺流动能力，产生的H₂仅为0.002 mmol h^-1 cm^-2，这个数值比纯相Zn降低两个数量级。

本文要点：

（1）

这种COF材料搭建的结构对称电池能够在20 mA cm^-2电流密度时安全的运行3000圈（过电势<79.1 mV）；当组装全电池时，在2000 mA g^-1的容量最高能够稳定运行6000圈。

（2）

通过机理表征，发现Zn-AAn-COF可能提高制氢反应的能垒，能够将离子分布或者电场分布更加均匀，因此实现较高的电池性能。

参考文献

Can Guo, Jie Zhou, Yuting Chen, Huifen Zhuang, Qi Li, Jie Li, Xi Tian, Yuluan Zhang, Xiaoman Yao, Yifa Chen, Shun-Li Li, Ya-Qian Lan, Synergistic Manipulation of Hydrogen Evolution and Zinc Ion Flux in Metal-Covalent Organic Frameworks for Dendrite-free Zn-based Aqueous Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210871

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210871