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Structure–Performance Relationships of Covalent Organic Framework Electrode Materials in Metal-Ion Batteries
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-08-18 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c02004 Yong Lu 1 , Yichao Cai 1 , Qiu Zhang 1 , Jun Chen 1
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-08-18 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c02004 Yong Lu 1 , Yichao Cai 1 , Qiu Zhang 1 , Jun Chen 1
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Covalent organic frameworks (COFs) have shown great potential as high-performance electrode materials for metal-ion batteries in view of their relatively high capacity, flexibly designable structure, ordered porous structure, and limited solubility in electrolyte. To develop more attractive COF electrode materials, it is necessary to understand their structure–performance relationships. This Perspective focuses on discussing the relationships between structure (molecular structure, micro structure, and electrode structure) and performance (voltage, capacity, cycling stability, and rate performance) of COF electrode materials in metal-ion batteries. Among the reported COF electrode materials, those with all linkages being redox active based on C═O and C═N groups would be the most promising cathode materials because of their high capacity (∼500 mAh g–1), moderate working voltage (∼2 V vs Li+/Li), and good cycling stability. To accelerate practical application of COF electrode materials in metal-ion batteries, future work should pay more attention to function-oriented molecular structure design via theoretical simulations, as well as full-cell fabrication and evaluation. This Perspective will stimulate high-quality research that might lead to future commercialization.
中文翻译：
金属离子电池共价有机骨架电极材料的结构-性能关系
共价有机骨架（COFs）具有相对较高的容量、可灵活设计的结构、有序的多孔结构和在电解质中有限的溶解度，作为金属离子电池的高性能电极材料显示出巨大的潜力。为了开发更具吸引力的 COF 电极材料，有必要了解它们的结构-性能关系。本视角重点讨论金属离子电池中COF电极材料的结构（分子结构、微观结构和电极结构）与性能（电压、容量、循环稳定性和倍率性能）之间的关系。在已报道的 COF 电极材料中，那些基于 C=O 和 C=N 基团的所有键都具有氧化还原活性的电极材料将是最有前途的正极材料，因为它们具有高容量（~500 mAh g–1 )，中等工作电压（~2 V vs Li + /Li），以及良好的循环稳定性。为了加速COF电极材料在金属离子电池中的实际应用，未来的工作应该更加关注通过理论模拟进行功能导向的分子结构设计，以及全电池的制造和评估。这种观点将刺激可能导致未来商业化的高质量研究。
更新日期：2021-08-26
中文翻译：
金属离子电池共价有机骨架电极材料的结构-性能关系
共价有机骨架（COFs）具有相对较高的容量、可灵活设计的结构、有序的多孔结构和在电解质中有限的溶解度，作为金属离子电池的高性能电极材料显示出巨大的潜力。为了开发更具吸引力的 COF 电极材料，有必要了解它们的结构-性能关系。本视角重点讨论金属离子电池中COF电极材料的结构（分子结构、微观结构和电极结构）与性能（电压、容量、循环稳定性和倍率性能）之间的关系。在已报道的 COF 电极材料中，那些基于 C=O 和 C=N 基团的所有键都具有氧化还原活性的电极材料将是最有前途的正极材料，因为它们具有高容量（~500 mAh g–1 )，中等工作电压（~2 V vs Li + /Li），以及良好的循环稳定性。为了加速COF电极材料在金属离子电池中的实际应用，未来的工作应该更加关注通过理论模拟进行功能导向的分子结构设计，以及全电池的制造和评估。这种观点将刺激可能导致未来商业化的高质量研究。
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