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我校教师在共轭有机微孔聚合物用于锂离子电池领域的研究取得新进展

作者:科研处       点击数:   更新时间:2020-11-06

近日,我校任世斌副教授、韩得满教授与陕西师范大学的蒋加兴教授合作的研究论文《Exploiting Polythiophenyl-Triazine-Based Conjugated Microporous Polymer with Superior Lithium-Storage Performance发表在化学领域重要学术期刊《ChemSusChem》上。这是多噻吩-三嗪基共轭微孔聚合物作为锂离子电极材料的重要应用。

锂离子电池因具有自放电低、高能量/功率密度、良好的循环寿命等优点,已广泛应用于便携式电子设备中。然而,传统的石墨负极材料,其理论比容量仅为372 mA h g-1,难以满足不断增长的能量存储需求。过渡金属氧化物(TMO)和硅基材料(Si)虽具有极高的比容量,但充放电过程中大的体积变化以及严重的电极粉化,限制其在实际生产中的应用。鉴于有机电极具有成本低、结构灵活以及环境友好等独特优势,我们合成了一种新型共轭微孔聚合物(TzThBT)并成功地用作储锂材料。该聚合物骨架含有三嗪(Tz)、噻吩(Th)和苯并噻二唑(BT)基团等结构单元。受益于大的π-π共轭网络,高的表面积以及丰富的氧化还原活性位点(TzThBT),该聚合物TzThBT电极材料能够展现出优良的储锂性能(电流密度为50 mA g-1时,比容量高达1599 mA h g-1)和优越的倍率性能(电流密度为5 A g-1时,比容量仍有363 mA h g-1)。该聚合物TzThBT的电化学活性与该聚合物骨架中的供体-受体(D-A)交替出现所引起的高n-型掺杂能力有关。

该工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省公益性技术应用研究项目及配位化学国家重点实验室开放基金等资助。

论文链接:

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/cssc.202000200

Scheme 1. TzThBT 聚合物的的合成路线图


Figure 2. (a) TzThBT 0.1 mVs-1扫速下的循环伏安曲线. (b) TzThBT 50 mA g-1电流密度下的首次恒电流充放电曲线. (c) TzThBT的倍率性能. (d) TzThBT在不同电流密度下的恒电流充放电曲线.


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