鋰（Li）金屬電池（LMB）在當前電池設計中擁有最高的理論能量密度，因此在儲能方面具有巨大的潛力。然而，由于枝晶生長和鋰負極不穩定界面引起的安全問題，LMB的發展受到嚴重阻礙。主鏈上包含氧化還原活性或陰離子部分的共價有機骨架 (COF) 具有高鋰離子 (Li+) 電導率和機械/化學穩定性，因此有望用于 LMB 中的固體電解質界面 (SEI)。
在這里，香港科技大學Yoonseob Kim通過四羥基蒽醌與二氧化硅的縮合合成了基于蒽醌的硅酸鹽COF（AQ-Si-COF），其含有氧化還原活性位點和陰離子位點。
文章要點
1）九個 Li+ 介導的充電/放電過程使 AQ-Si-COF 在室溫下表現出 9.8 mS cm?1 的離子電導率和 0.92 的單離子傳導遷移數。計算研究也支持九種Li+機制。
2）研究人員使用 AQ-Si-COF 作為 Li 陽極上的固體電解質界面。具有 LiCoO2 陰極的 LMB 電池在高電壓運行期間在 0.25 C 下獲得了 188 mAh g?1 的最大可逆容量。此外，該 LMB 電池表現出抑制枝晶生長和穩定的循環性能，在 100 次循環后容量下降不到 3%。
這些發現證明了該氧化還原活性和陰離子 COF 的有效性及其在 LMB 中作為 SEI 的實際用途。
參考文獻
Chen Li, et al, Anthraquinone-Based Silicate Covalent Organic Frameworks as Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Lithium?Metal Batteries, J. Am. Chem. Soc.，2023
DOI：10.1021/jacs.3c06723
https://doi.org/10.1021/jacs.3c06723
