钱涛/晏成林Adv. Sci.：阳离子COF骨架实现5.2 V固态电解质！

固态聚合物电解质（SPEs）由于其高安全性，已经成为取代普通液态电解质有希望的候选者。然而，SPE的实际使用仍然受到它们在电极界面层的分解和破坏的限制，特别是在高电压下。

南通大学钱涛、苏州大学晏成林等设计并合成了一种新型阳离子共价有机框架（COF）作为强化骨架，以抵抗固态聚碳酸酯电解质的不断氧化分解，它可以稳定正极电解质界面层(CEI)以实现长期循环的固态锂金属电池。

图1 COF样品的合成过程和C-SPE的示意图

具体而言，受传统钢筋混凝土结构的启发，作者提出了一种加固骨架的策略，通过在聚碳酸酯中引入耐高压阳离子COF材料，形成稳定的CEI支架，避免聚碳酸酯的持久性分解。这里首先设计并合成了一种具有超低HOMO值(-12.55 eV)的阳离子COF，它具有很强的抗氧化能力，作为耐高压骨架材料。

然后将抗氧化的阳离子COF引入固态聚碳酸酯电解质（C-SPE）后，稳定的COF作为可靠的支架，防止了CEI的破坏和聚碳酸酯的持续分解，电极/电解质界面的副反应也得到了很好的抑制。因此，与原始固态聚碳酸酯电解质（P-SPE）相比，形成了具有更高模量和稳定性的CEI。

图2 C-SPE的表征

此外，阳离子COF抑制了阴离子的移动性，促进了锂离子的移动性，有助于提高锂离子转移数（0.62），并且由于阳离子COF的多孔结构产生了额外的锂离子传输途径，离子导电性（25℃时为1.3×10^-4 S cm^-1）得到了改善。

因此，组装后的固态LiCoO₂|C-SPE|Li电池实现了160.3 mAh g^-1（0.1C）的初始容量，并且在1C下循环200次后，容量保持率大大提高，达到83.9%。这项工作开发了一种新型耐高压固态聚合物电解质，并为设计高能量密度的固态锂金属电池提供了思路。

图3 电化学性能

Cationic Covalent Organic Framework with Ultralow HOMO Energy Used as Scaffolds for 5.2 V Solid Polycarbonate Electrolytes. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.2022003905

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