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可充電水性鈣離子電池（CIB）有望用于可靠的大規(guī)模能源存儲。然而，它們面臨著重大挑戰(zhàn)，主要是由于陽極不理想，導致電壓分布不利、容量有限和耐用性下降，所有這些都阻礙了 CIB 的發(fā)展。

在此，香港城市大學Haiming Lv，支春義教授，中南大學Feng Liu，南方科技大學Hongfei Li引入了一種具有重復吡嗪和吡啶胺單元的共價有機骨架（PTHAT-COF），用作水性 CIB 的陽極材料。

文章要點

1）這種創(chuàng)新方法產(chǎn)生了非常平坦的超低電位平臺，范圍從-0.6到-1.05 V（相對于Ag/AgCl），這歸因于最低未占據(jù)分子軌道的高水平。此外，PTHAT-COF負極表現(xiàn)出出色的倍率性能（152.3 mAh g^?1 @1Ag^?1）、出色的長期循環(huán)穩(wěn)定性和顯著的容量保持率（10000次循環(huán)，保持率89.9%）。

2）包括實驗和理論計算在內(nèi)的機理研究表明，C=N 活性位點在放電/充電過程中通過化學吸附可逆地捕獲 Ca²⁺ 離子。 PTHAT-COF 在整個循環(huán)過程中表現(xiàn)出卓越的結構穩(wěn)定性。

3）最后，通過將 PTHAT-COF 與高壓錳基普魯士藍陰極配對，實現(xiàn)了電壓間隔為 2.2 V 的完整水性 CIB，表現(xiàn)出非凡的耐用性（10000 次循環(huán)，保留率為 83.6%）。

這項研究闡明了有機陽極材料在水性電池中實現(xiàn)更高電池電壓的潛力。

參考文獻

Chunfang Wang, et al, A Pyrazine-Pyridinamine Covalent Organic Framework as a Low Potential Anode for Highly Durable Aqueous Calcium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2302495

DOI: 10.1002/aenm.202302495

https://doi.org/10.1002/aenm.202302495