山大冯金奎Small Methods：原位构建COF涂层，实现超稳定高倍率负极！

硅氧烷作为一种新型二维材料，由于其特殊的结构，具有广泛的应用潜力。特别是作为锂离子电池负极时，硅氧烷因其小体积变化、低扩散路径等优势而展现出广阔的前景。然而，不稳定的固体电解质界面和低电子电导率会导致低库仑效率、差倍率和循环性能。

山东大学冯金奎等通过在微米级硅氧烷上原位生长设计了薄的多孔共价有机框架（COF）涂层，以解决上述问题。

图1. COF包覆硅氧烷原位合成过程示意图

COF具有丰富的孔隙率和高比表面积，这是由有机小分子通过强大的共价键连接形成的结晶和多孔二维纳米结构。众所周知，COF结构的种类繁多，包括一维、二维和三维等，已经被报道并应用于许多领域。由于具有高比表面积、独特的结构和有机材料，COF被认为可以有效地修饰硅基负极表面。轻质COF涂层可有效减少硅氧烷负极与液态电解液之间的反应，从而缓解界面问题。同时，COF的多孔结构可以缓解体积膨胀，提高离子电导率和电解液相容性，从而获得更好的电化学性能。

图2. 半电池性能

研究显示，COF涂层改性硅氧烷负极表现出优异的电化学性能，在8 A g^-1下经过1500次循环后具有96%的容量保持率，并且在2 A g^-1下循环1000次后仍具有583 mAh g^-1的高容量。总而言之，这项工作展示了通过在硅氧烷表面原位生长轻质COF作为具有优异循环稳定性的涂层薄层，以实现锂离子电池的高能量密度、高倍率优异性能。

图3. 采用LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极的全电池性能

Ultrastable and High-Rate 2D Siloxene Anode Enabled by Covalent Organic Framework Engineering for Advanced Lithium-Ion Batteries. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200306

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