AM:磷酸化共价有机框架膜实现超快速单一锂离子传输

文摘   2024-11-20 20:30   湖北  

【背景介绍  

能源行业正迅速向绿色电力转型,寻求可持续的能源供应。在这一背景下,全固态锂金属电池因其高能量密度和高安全性,成为下一代能源存储系统的有力候选。这些电池的商业化进程,很大程度上依赖于固态电解质(SSEs)的开发,这些电解质需要具备高离子导电性、高锂离子传输数、良好的柔韧性和可加工性。目前,固态无机电解质(SIEs)和固态聚合物电解质(SPEs)的开发均存在局限性。SIEs虽然具有高初始锂离子导电性,但它们的刚性和与电极的不兼容性容易导致大晶界和高界面电阻。SPEs在加工性、柔韧性和电极界面接触方面表现良好,但其锂离子导电性受限于锂离子传导位点的随机分布和低自由体积分数。此外,SPEs在环境温度下导电性较低,而在玻璃化转变温度以上虽导电性增加,却会失去结构稳定性。

共价有机框架(COFs)作为一种新兴的晶态微孔材料,以其坚固的骨架、有序的纳米通道、丰富的官能团和卓越的稳定性,展现出作为锂离子导体的潜力。研究表明,由COF粉末制成的压制颗粒能够传导锂离子,显示了COF材料作为SSEs的潜力。为了进一步提升性能,研究者们探索了多种策略,包括增加锂离子和电解质的浓度、嫁接高密度或长链的聚电解质,或直接利用阴离子骨架。此研究设计并合成了具有不同传输体的结晶iCOF纳米片,并通过相转移聚合制备了磷酸化COF纳米片。这些纳米片组装成iCOFMs,表现出AB堆叠模式,具有连续的离子传输通道和完全扩展的结构。在iCOFMs中,阴离子基团作为锂离子传输体,含氧基团作为辅助传输体,共同促进了锂离子的快速跃迁。作者的磷酸化COF膜在室温下展现出1.7 mS cm−1的高锂离子导电性和0.90的锂离子传输数,远超现有SPEs。此外,iCOFMs还具有6.6 GPa的高杨氏模量、0-4.5 V的宽电化学稳定性窗口和出色的室温循环性能。iCOFMs的高柔韧性使其能够制成可折叠的固态电池,为实际应用提供了可能。本研究提出的锂离子传导机制有助于加速超离子导体的探索,推动高性能和稳定固态锂金属电池的可持续制造。    

【成果简介】  

开发具有卓越电化学和机械性能的全固态电解质,即锂金属电池的芯片,正等待突破性材料的出现。在此,作者探索了离子共价有机框架膜作为固态电解质用于单一锂离子传导。在膜中,阴离子基团作为锂离子传输体,决定了锂离子的结合能力和释放能力,而含氧基团作为锂离子辅助传输体,创造了相邻锂离子传输体之间的中继点,以实现快速跃迁。该膜在室温下展示了前所未有的锂离子导电性,达到1.7 mS cm−1,且锂离子传输数接近1。此外,该膜还具有高柔韧性、低界面电阻和出色的室温循环性能。这项工作为下一代锂离子导体在固态电解质中的应用铺平了前所未有的道路。    

【图文导读】  

合成与结构分析  

图1所示。iCOF纳米片和icofm的制备与表征。a) iCOF纳米片的合成方案。b)厚度为≈1 nm的iCOF纳米片的AFM图像。c) iCOF纳米片的HRTEM图像。(附图为iCOF纳米片的SAED模式)。d) iCOFMs的制备。(插图显示icofm可以根据要求折叠成不同的形状)e) tpmbh - po3li2膜的实验XRD图和模拟XRD图。(少层的纳米薄片表现出abstacking方式)f) tpmbh - po3li2膜的giwaxsdata。

为了比较,文章从头设计并合成了具有三种类型传输体(-PO32−, -SO3−, -COO−)的结晶iCOF纳米片,并通过相转移聚合合成了具有四种不同辅助传输体密度(1.0, 1.4, 1.7, 和 2.1 nm−2)的磷酸化COF纳米片(图1)。根据不同的肼类单体和醛类单体的反应活性和溶解度,采用了不同的合成条件。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和固体状态13C魔角旋转核磁共振谱(13C MAS NMR)评估了iCOF纳米片的形成。对于TpMbhPO3H2,反应后,醛(≈2800 cm−1)和氨基(≈3300 cm−1)的特征FT-IR峰消失了。观察到的在≈1275和1640 cm−1的伸缩模式可以分别归因于C=N和C=C─H带的特征振动。此外,13C MAS NMR中C=N(≈150 ppm)和─NH─C=O(≈160 ppm)信号的存在进一步支持TpMbh-PO3H2的分子主链通过腙键连接。磷酸化COF纳米片包含四种均匀分布的元素(C, N, O, 和 P),表明-PO32−基团已成功引入。透明的iCOF纳米片悬浮液展示了明显的廷德尔现象,并在六个月内没有絮凝,归因于阴离子基团的静电排斥。随后,iCOF纳米片中的反离子主要通过离子交换过程转化为Li+,通过感应耦合等离子体-原子发射光谱和固体状态1H魔角旋转核磁共振谱(1H MAS NMR)确认。如图1a所示,iCOF纳米片的纳米通道具有三种阴离子基团(-PO32−, -SO3−, -COO−),主要分布在孔的中心。iCOF纳米片展示了类似鳞片的形态,横向尺寸为几微米,厚度约为1 nm。iCOF纳米片的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像显示了长程有序的晶格条纹,间距固定在≈0.34 nm,归属于(001)晶面。此外,iCOF纳米片的选区电子衍射(SAED)图案表明了它们的高结晶度,意味着传输体和辅助传输体在整个二维平面上规则排列。    

可调节厚度从纳米到微米的iCOFMs是通过真空辅助自组装iCOF纳米片制备的。与压制颗粒形式的COF粉末相比,作者的iCOFMs在全固态条件下显示出优异的宏观柔韧性,这归因于腙键连接和高度扩展的结构。得益于其出色的形状定制能力,iCOFMs可以定制成各种形状以满足各种要求,从而简化层压、堆叠和密封过程,并扩大其实际应用。此外,iCOF纳米片在组装过程中的平行堆叠赋予了iCOFMs高结晶度,正如X射线衍射(XRD)图案所示。AB堆叠模式的模拟XRD图案比AA堆叠模式更好地匹配实验数据,特别是在2°–10°观察到的峰。此外,使用氮气作为探针分子探测了TpMbh-PO3Li2膜的孔结构。根据77K下的N2吸附-脱附等温线,TpMbh-PO3Li2膜的BET表面积被确定为141.38 m2 g−1。TpMbhPO3Li2膜的低表面积可以归因于纳米片的AB堆叠模型和紧密的膜结构,这些共同阻碍了氮分子可访问的路径。重要的是,TpMbh-PO3Li2的平均孔径约为1 nm,通过非局部密度泛函理论方法计算,与AB堆叠模型的预测值相符。纳米片的面对面共享允许孔中心和相邻纳米片的醛单体重叠,因此,传输体和辅助传输体有序且交替连接。iCOFMs的典型晶格条纹图像及其相应的快速傅里叶变换(FFT)图案从表面和横截面确认了纳米片的高结晶度和平面取向,这一点通过掠入射广角X射线散射(GIWAXS)进一步揭示。在2D GIWAXS谱中,iCOFMs相对于(110)和(001)晶面的衍射强度弧表明,iCOF纳米片大多平行排列。归因于通道结构,通过iCOFMs的锂离子传输最有可能是通过长程有序的晶体通道,这些通道中密集排列着传输体和辅助传输体。    

iCOFMs中Li+的传导机制  

图2所示。转运体和共转运体协同作用下的离子传导。a) icofm的Li+电导率。b)离子交换容量(绿色)(R= - PO3Li2, - SO3Li, - COOLi)和tpmbh -R膜对应的fwhmofcof膜的7limasnmr光谱(紫色)不同转运体对Li+的结合能。d)磷酸化的T1弛豫时间(紫色)和对应的活化能(绿色)咖啡膜。e) TFBMbh-PO3Li2(橙色)和TpMbh-PO3Li2膜(绿色)的静态红外光谱。f)瞬态吸收TpMbh-PO3Li2的中红外光谱。    

图3所示。iCOFMs中Li+的输运机制。a) TpMbh PO3Li2膜沿平面(绿色)和面内通路(紫色)的Li+电导率。b) Li+沿平面路径输运行为的理论解释。c)平面内路径Li+输运行为的理论解释。d) Li+沿平面通道(绿色)和面内通道(紫色)输运行为对应的能量图。e)提出了在共转运体的帮助下相邻转运体之间Li+转运的机制。f)晶体TpMbh-PO3Li2膜(绿色)、非晶TpMbh-PO3Li2膜(紫色)、松散包装的TpMbh-PO3Li2纳米片(黄色)和TpMbh-PO3Li2粉末(红色)的Li+电导率。g) Li+在COF纳米通道中经历周期性的结合-释放-跳跃步骤。h) TpMbh-PO3Li2膜与文献报道的spe之间Li+电导率和Li+转移数的比较。i)典型spe的温度相关电导率图的比较。

传输体的类型对于锂离子的结合能力和释放能力至关重要。通过不同温度下的电化学阻抗谱(EIS)测量评估了含有不同传输体(R = −PO3Li2, −SO3Li, −COOLi)的无溶剂TpMbh-R膜的锂离子导电性。如图2a所示,在室温下,TpMbh-COOLi、TpMbh-SO3Li和TpMbh-PO3Li2的锂离子导电性分别为0.1、0.2和1.7 mS cm−1。据我们所知,这是迄今为止在室温下报道的SPEs的最高离子导电性,比传统的非晶态SPEs的锂离子导电性高1–3个数量级。此外,它在锂离子导电性方面表现出了优异的稳定性。TpMbh-COOLi(1.8 s)和TpMbh-SO3Li(1.8 s)的T1弛豫时间比TpMbhPO3Li2(1.4 s)长1.3倍,这也证实了PO32−基团上绑定的Li+具有最有效的传输。TpMbh-COOLi、TpMbhSO3Li和TpMbh-PO3Li2的结合容量分别为2.6、2.8和5.7 mmol g−1。通过结合容量归一化锂离子导电性,确认传输体数量的增加增强了膜中的锂离子传输。随后,TpMbh-R膜的固态7Li魔角旋转核磁共振(7Li MAS NMR)谱显示了尖锐的单峰,表明Li+与COF主链中的传输体结合。相应的半峰宽(FWHM)分别为TpMbh-COOLi、TpMbh-SO3Li和TpMbh-PO3Li2的1.3、1.1和0.8 kHz,表明传输体对Li+的结合能量顺序为E(TpMbh-COOLi)> E(TpMbh-SO3Li)> E(TpMbh-PO3Li2)。具体来说,COO−基团、-SO3−基团和PO32−基团的每个Li+的结合能量分别为363.4、141.6和113.9 Kcal mol−1,这通过理论计算得到了验证。因此,作者发现PO32−基团最适合锂离子传导,这可以归因于与SO3−和COO−基团相比,它们具有最高的锂离子结合能力和释放能力。    

辅助传输体作为相邻传输体之间的中继点,降低了传输能量障碍,这是影响锂离子导电性的另一个关键因素。在这里,设计了四种不同辅助传输体密度的磷酸化COF膜,分别为TFBMbh-PO3Li2(1.0 nm−2)、TFPMbh-PO3Li2(1.4 nm−2)、DTCMbh-PO3Li2(1.7 nm−2)和TpMbh-PO3Li2(2.1 nm−2)。通过X射线光电子能谱(XPS)和能量色散光谱(EDS)映射定量确定了磷酸化COF膜上辅助传输体的化学组成。如图2a所示,磷酸化COF膜的锂离子导电性顺序为σ(TFBMbh-PO3Li2)< σ(TFPMbh-PO3Li2)< σ(DTCMbh-PO3Li2)< σ(TpMbh-PO3Li2)。随着辅助传输体密度从1.0增加到2.1 nm−2,磷酸化COF膜的锂离子导电性从0.2增加到1.7 mS cm−1,室温下大约增加了九倍。此外,四种磷酸化COF膜的弛豫时间分别为2.0 s(TFBMbhPO3Li2)、1.8 s(TFPMbh-PO3Li2)、1.7 s(DTCMbh-PO3Li2)和1.4 s(TpMbh-PO3Li2),这也证实了纳米通道中紧密排列的辅助传输体显著促进了锂离子传输。四种磷酸化COF膜的温度依赖性锂离子导电性遵循阿伦尼乌斯型行为。随着辅助传输体密度从1.0增加到2.1 nm−2,锂离子传输的活化能降低了33.3%,表明适当配置的传输体和辅助传输体显著降低了纳米通道中锂离子传输的能量障碍。此外,通过TpMbh-PO3Li2的锂离子传输的活化能为0.14 eV,比基于聚(环氧乙烷)(PEO)的SPEs(≈1 eV)和大多数SIEs(≈0.2 eV)低得多。    

首次使用泵浦-探测方案中的瞬态中红外吸收光谱来研究TpMbh-PO3Li2膜内锂离子的传导位点和动力学行为。参考文献和作者的模拟,图2e中1700–1500 cm−1范围内的峰分别归属于COF框架中的C=O(1725 cm−1)、HN-C=O(1663 cm−1)和C─C(1600 cm−1)的伸缩振动。如图2f所示,当锂离子被传导时(平面电流=0.2 A),以1663、1708和1722 cm−1为中心的瞬态吸收光谱形状变得更加锐利。这表明在通电时,涉及TpMbh-PO3Li2框架中的羰基和酰胺基的片段变得更加均匀和刚性,其中锂离子与羰基和酰胺氧原子之间的偶极相互作用通过通电进行了重新优化,锂离子的流动性得到了调节。这表明电场力允许更有序的锂离子平面轨迹,主要集中在传输体和辅助传输体周围。同时,发现在膜被通电时,1733和1738 cm−1处的峰向高频率移动。参考锂离子电池电解液鞘中羰基氧原子与锂离子之间距离增加时羰基振动频率的蓝移现象,这表明C=O辅助传输体与Li+之间的关联变弱,从而促进了Li+从C=O辅助传输体上的解离,并增强了膜中的Li+传输。    

此外,使用1663和1725 cm−1处的振动模式(分别与NH─C=O和C=O辅助传输体连接)测量了辅助传输体片段的能量弛豫动力学,其时间衰减常数与探针与周围基团之间的局部结构和相关性密切相关。当TpMbh-PO3Li2膜带电和不带电时,观察到时间衰减常数的显著变化,NH-C=O和C=O辅助传输体的数据分别从3减少到0.9 ps和从27减少到4 ps,分别减少了约66.7%和85.2%。对于TFBMbh-PO3Li2膜,NH-C=O辅助传输体的时间衰减常数从9.9减少到4.6 ps,减少了约50%。这些在电流作用下显著加快的衰减时间清楚地表明,辅助传输体区域的构象在激活探针周围变得更加紧凑和刚性,以便快速将能量分散到相关的剩余片段。这些构象变化将大大加速Li+传输,允许Li+在几皮秒内完成两种类型的辅助传输体的协同辅助跳跃。此外,C=O辅助传输体相对于NH-C=O的变化更大,表明C=O辅助传输体在通电时的Li+传输过程中扮演着更重要的角色。

为了进一步阐明传输体与辅助传输体如何相互作用以传递Li+,作者通过EIS测量评估了TpMbh-PO3Li2膜的Li+导电性。确定了两种类型的传输事件:1)Li+通过孔内的PO32−基团跳跃,称为平面内路径,传输体距离为0.7 nm。2)Li+通过平行纳米片堆叠方向的平面内PO32−基团跳跃,称为平面间路径,传输体距离为1.8 nm。当路径从平面间变为平面内,传输体距离从1.8减少到0.7 nm时,Li+导电性从5.0 × 10−5增加到1.7 mS cm−1(30°C),增加了约30000倍。这也证实了存在更短传输体距离的首选Li+传输路径。平面内和平面间路径的Li+传输活化能分别为0.14和0.76 eV。    

通过密度泛函理论(DFT)计算理论上阐明了TpMbhPO3Li2膜中Li+传导的微观图像。这里,将几层TpMbhPO3Li2作为模型系统。展示了平面内路径和平面间路径中的Li+传输事件,通过比较速率决定步骤的迁移障碍(Em)来研究Li+传输行为。模拟结果揭示了平面内路径中的Li+传输需要一个低得多的迁移障碍(Em = 19.8 kcal mol−1),与平面间路径中的(Em = 54.8 kcal mol−1)相比。这些结果表明,与平面间路径相比,平面内路径在热力学上是有利的,整体Li+导电性主要由平面内路径中的Li+传输控制。此外,相邻传输体之间的Li+传输发生在含氧基团(即辅助传输体)上。在平面内路径中,辅助传输体作为中继点,降低了过渡态的能量障碍。相反,由于传输体间距高达1.8 nm,即使有辅助传输体的帮助,Li+也很难克服如此高的能量障碍以实现有效的跃迁。

作者推测,由于强静电相互作用,Li+被束缚在传输体周围的一个域内,其外边缘大约距离中心的PO32−基团0.2 nm。如图3e所示,辅助传输体密度低的相邻传输体之间(即TFBMbhPO3Li2),由静电相互作用产生的受限域几乎是孤立的。当传输体与辅助传输体紧密连接时(即TpMbh-PO3Li2),由O原子建立的偶极相互作用连接了相邻传输体的受限域,促进了Li+的定向跳跃,且能量障碍低。重叠的受限域提供了快速的Li+传输路径,类似于共轭系统中的电子离域。这一点通过分子动力学(MD)模拟得到了证实。在这些模拟中,Li+倾向于被吸引到含氧基团和PO32−基团,其传输路径保持在由传输体和辅助传输体组成的线性通道中。与TpMbh-PO3Li2相比,在相同的电压驱动下,在TFBMbh-PO3Li2纳米通道中几百纳秒内无法检测到Li+跳跃,表明O原子促进了Li+的定向跳跃,且能量障碍低。值得注意的是,当测试非晶态TpMbh-PO3Li2膜、松散堆积的TpMbh-PO3Li2纳米片或TpMbh-PO3Li2粉末时,传输体和辅助传输体的连续性被破坏,导致整体Li+导电性显著降低。    

基于实验和模拟结果,作者提出了iCOFMs中独特的Li+传输机制:1)Li+与传输体结合;然后2)Li+从传输体释放;3)Li+在相邻传输体之间跳跃,辅助传输体的协助下完成。在iCOFMs中,Li+传输主要发生在传输体之间,这些传输体决定了Li+的结合能力和能量,这些是Li+跳跃的主要贡献者。对于传输体间距较大的系统,辅助传输体通过提供中继点促进Li+传输,确保即使在传输体间距低于0.7 nm时也能高效传导。上述机制与SPEs中通过链段的Li+传输机制或SIEs中通过空位或间隙的Li+传输机制截然不同。支持证据来自7Li和31P MAS NMR谱,尽管7Li FWHM在263和303 K之间显著变窄,但31P FWHM保持不变,强调了超快Li+传输在很大程度上独立于COF框架振动,与其他系统中导电性随温度升高而增加的情况不同。iCOFMs中有序的离子基团创造了具有最小空间阻力的1D通道,为Li+传输提供了新的范例。当Li+浓度和导电性归一化时,TpMbh-PO3Li2膜展现出与领先的SIEs如LiGa(SeO3)2和Li2S–P2S5相当的导电性,尽管其Li+浓度显著较低。因此,TpMbhPO3Li2膜中的低障碍纳米通道使得即使在降低浓度下也能高效传导Li+。

iCOFMs在电池中的应用    

图4所示。电化学窗口、锂对称电池循环性能、锂离子转移数和icofm的全电池性能。a) TpMbh-PO3Li2膜的抗拉强度。b) TpMbh-PO3Li2膜的力映射和杨氏模量(插图)。c) COF膜的照片。d)柔性固态LFP/TpMbh-PO3Li2/Li软包装电池照明LED灯泡。e) 0.1 mV s−1下TpMbh-PO3Li2膜的线性扫描伏安法(LSV)。f)锂对称电池中TpMbh-PO3Li2膜的Li+转移数测定。(插图显示Li/TpMbh-PO3Li2/Li在初始状态(R0)和稳态(Rss)时的Nyquist图)。g) LFP/TpMbh-PO3Li2/Li全固态锂离子电池的倍率性能,h)循环性能,i) 0.2℃充放电曲线。(附图为固态LFP/TpMbh-PO3Li2/Li硬币电池照明LED灯泡)

作者的iCOFMs展现出卓越的机械强度,这归因于纳米片内坚固的共价相互作用和高度结晶纳米片之间的π-π相互作用。如图4a所示,在典型的应力-应变曲线和甚至力映射中,TpMbh-PO3Li2膜的拉伸强度为51.8 MPa,而TpMbh-PO3Li2膜的杨氏模量在高斯拟合后达到6.6 GPa,这可以抑制锂枝晶的生长。膜的高机械性能使其能够适应长时间的锂镀层和剥离过程中的体积变化。此外,iCOFMs具有光滑的表面,粗糙度值为17.4 nm,这确保了一旦安装在电极之间就具有理想的界面兼容性。此外,TpMbh-PO3Li2膜的制造可以轻易地扩大规模,只要过滤设备允许。值得注意的是,基于TpMbh-PO3Li2膜的软包电池即使在被刺穿时仍能供电发光二极管,即使在被切割或扭曲90°后也能继续工作。磷酸化COF膜的另一个吸引人的特性是由于磷的丰富而具有的卓越阻燃性。在TpMbhPO3Li2膜的燃烧过程中没有观察到燃烧滴落和熔化滴落。此外,膜在完全燃烧后形态保持完整,这意味着含磷膜比商业化的基于PEO的锂分隔器更安全。    

对于组装的锂金属电池,作者首先采用线性扫描伏安法(LSV)评估iCOFMs。这些iCOFMs拥有0–4.5 V的宽电化学稳定性窗口。随后,将最佳TpMbh-PO3Li2膜组装成Li/Li对称的锂金属电池,以评估TpMbh-PO3Li2膜作为锂金属电极的新固态电解质的适用性。TpMbh-PO3Li2、TpMbh-SO3Li和TpMbh-COOLi膜的锂离子传输数分别为0.90、0.94和0.92,因为从结构上看,主要移动离子是与阴离子基团结合的Li+。EIS测量显示TpMbh-PO3Li2膜的界面电阻为14 Ω cm−2,低于SIEs和大多数SPEs。这归因于TpMbh-PO3Li2膜具有光滑的表面和出色的抗变形能力,使其能够与电极实现无缝接触。在0.1、0.2和0.5 mA cm−2的电流密度下,探索了TpMbhPO3Li2膜中锂镀层和剥离过程的长期可逆性。对称电池在超过300小时内显示出稳定和可靠的Li镀层/剥离行为,没有明显的过电位增加或不可逆波动。循环测量后,锂金属表面几乎观察不到随机的Li沉积,表明膜中Li+通向锂金属电极的通量均匀。最后,作者在全固态锂金属电池中测试了TpMbh-PO3Li2膜作为SSEs。扣式电池采用LiFePO4(LFP)作为阴极,TpMbh-PO3Li2膜作为固态电解质,锂金属作为阳极。在30°C下测试的TpMbh-PO3Li2电池展现出优异的倍率性能。在0.2 C、0.5 C、1 C、1.5 C和2 C的循环下,LFP/TpMbh-PO3Li2/Li全固态金属电池分别提供了162.1、145.8、136.1、126.3和114.6 mAh g−1的高比容量。当速率回到0.2 C时,容量保持在156.8 mAh g−1,表明具有出色的可逆性和循环稳定性。图4h显示了随着循环次数增加而稳定的充放电曲线。LFP/TpMbh-PO3Li2/Li电池在0.2 C下超过300个循环也实现了150.2 mAh g−1,每循环的容量衰减为0.4%,表明循环性能稳定。TpMbh-PO3Li2膜在长期电池循环后保持了其结构完整性。考虑到实际应用和对高镍阴极活性材料的迫切需求,使用TpMbh-PO3Li2膜组装了NMC811||Li电池。电池在50个循环后展示了165.9 mAh g−1的高放电容量和每循环0.19%的低容量衰减,突出了iCOFMs作为固态电池中电解质的潜力。    

         

 

【总结】

总之,作者探索了iCOFMs作为全固态电解质用于超快速单一锂离子传导。在作者的iCOFMs中,酸性基团作为锂离子传输体,含氧基团作为锂离子辅助传输体。作者的发现揭示了PO32−基团最适合锂离子传导,与SO3−和COO−基团相比,它们展现出最高的锂离子结合能力和释放能力。此外,辅助传输体可以通过偶极相互作用接受释放的Li+,并通过静电力将Li+传递给下一个距离为0.7 nm的传输体。通过传输体和辅助传输体的最佳相互作用,作者的磷酸化COF膜展现出高锂离子导电性、高锂离子传输数、优异的柔韧性和低界面电阻。引人注目的是,作者的膜在室温下展现出1.7 mS cm−1的离子导电性和0.90的高锂离子传输数,超越了现有的固态聚合物电解质。作者的发现和特别是锂离子传导机制可能促进了先进固态电解质的合理设计和可持续发展,作者的iCOFMs将为超离子导体家族增添新成员。    

         

 

         

 

原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202413022    

先进膜材料AdvMembraneMater
关注离子交换膜、纳滤膜、气体分离膜等膜材料的研究和产业进展,促进高端膜材料的发展,推动国内膜产业的升级。
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