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日期：2024-10-21
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近日，澳门美高梅金殿材料科学与工程学院本科生李文杰为第一作者，郝振东博士、曹世海博士、戴玉明副教授为通讯作者，南京工程学院为第一署名单位，在国际权威期刊《 Small 》上发表题为“Unraveling the Mechanism of Covalent Organic Frameworks-Based Functional Separators in High-Energy Batteries”的学术论文。《Small》是Wiley出版社旗下的涵盖材料科学、纳米、化学、物理等领域的国际顶级多学科Top期刊，影响因子13。
当前由于化石燃料的巨大消耗造成了严重的环境污染，以及数以百万计的便携式电子产品和电动汽车的电力供应需求，人们对先进的能量存储和转换系统的需求持续增长。合理利用清洁和可再生能源，发展可持续的储能系统已成为人们关注的焦点，而金属离子电池便是这一种很好的储能设备。然而在金属离子电池中也存在着一些或多或少的问题，如金属离子传输不均匀，多硫化物的穿梭，枝晶的产生等。目前解决这些问题的方法有很多，例如正极的合成、负极的修饰，以及电解液的改性，隔膜作为电池结构中不可缺少的一部分，在充放电过程中起着相当大的作用，也是调节离子传输，解决上述问题的理想平台。然而商用隔膜材料如聚丙烯(PP)隔膜并不能很好地解决上述问题，在使用PP隔膜的电池中，较大的孔隙尺寸和不均匀的孔隙分布会导致较差的离子传输性能，因此有必要构筑功能隔膜来解决高能电池中的这些问题。近年来，微孔有机聚合物得到了广泛的应用，而共价有机框架(COFs)材料就是一种极具发展前景的材料，由于其较大的比表面积和规则的孔道、丰富的官能团，有利于对离子传输过程的调控与诱导电化学反应过程的发生。然而COFs作为电池隔膜的机理还处于比较初级的阶段，因此了解COFs在功能性隔膜中的作用机制对于构筑高性能电池至关重要。
基于此，本文探究了COFs功能性隔膜应用于电池体系中的作用机理。首先介绍了COFs的优点、应用以及合成方法，然后详细阐述了COFs在高能电池功能性隔膜中的机理，包括调节离子传输的孔道作用、官能团作用、吸附作用和催化效应，最后提出了COFs隔膜在高能电池中的应用前景，对COFs功能性隔膜的发展进行了总结与展望。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202405396
