咨询电话:021-58952328
Angew. Chem. : 含萘四甲酰亚胺的共价有机聚合物:制备、单晶结构及电池应用2024-07-07
有机聚合物单晶材料以其资源广泛、环境友好、功能可调等诸多优点被广泛研究用于新一代功能器件中。在有机聚合物单晶生长过程中,聚合反应的可逆性被普遍认为是单晶能否长大的决定性因素。因此很多可逆键,如亚胺键、硼酯键、亚硝基键等被用来制备有机聚合物单晶。相较于以上可逆键,硼氮配位键具有更低的键能(100 kJ/mol),会更利于有机聚合物单晶的生长。但是,低键能也会带来一些弊端,如稳定性差,易分解等,从而也限制了有机硼氮配位键聚合物单晶在实际中的应用。

近日,香港城市大学材料科学与工程系张其春教授课题组, 化学系李振声课题组与中南大学陈立宝教授课题组通过采用功能化模块(N,N’-双(4-吡啶基)-1,4,5,8-萘四甲酰基二酰亚胺与1.4苯二硼酸邻二苯酚酯,成功合成一维链式有机硼氮配位键聚合物单晶(CityU-25)。该单晶不仅体现了优异的稳定性,而且功能化的构建单元还赋予其优良的电化学性能。该团队首次将有机硼氮配位键单晶材料应用于可重复充放电锂离子电池,在0.5 A/g的电流下,该电池稳定循环720次后依然保持有673 mAh/g的容量,在0.1 A/g的电流下,该电池稳定循环170次后的容量为455 mAh/g。

该研究通过功能化模块搭建有机硼氮配位键单晶的方式构建功能单晶材料,不仅利用了硼氮配位键易于形成聚合物单晶的特性,还充分利用了功能化构建单元之间形成的共轭作用与电化学特性。既明显提升了晶体稳定性,又增强了晶体在锂离子电池中的性能,为有机聚合物单晶材料设计以及新一代有机锂离子电池设计提供了思路。

 

 

1

 

(a) CityU-25在显微镜下的光学图像;(b) CityU-25的SEM图像;(c -f)分别为B、C、N、O元素的EDX mapping 图。

 

2
(a) CityU-25的非对称单位,椭球代表50%的概率水平;(b) CityU-25的单链;(c) CityU-25的堆叠模型,沿c轴的视图;(d) CityU-25的堆叠模型,沿a轴的视图。

8
CityU-25的电化学性能: (a) 0.2 mV/s时CityU-25的CV曲线;(b) 0.1 A/g下CityU-25阳极充放电曲线;(c) CityU-25阳极在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 A/g电流密度下的倍率容量性能;(d) 0.1 A/g下的循环稳定性和电池效率。

文信息

A Naphthalenetetracarboxdiimide-Containing Covalent Organic Polymer: Preparation, Single Crystal Structure and Battery Application

Qiang Dong, Tuoya Naren, Lei Zhang, Weixuan Jiang, Miaomiao Xue, Xiang Wang, Prof. Dr. Libao Chen, Prof. Dr. Chun-Sing Lee, Prof. Dr. Qichun Zhang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405426

 

最新产品
园区介绍