Stabilizing Redox‐Active Hexaazatriphenylene in a 2D Conductive Metal–Organic Framework for Improved Lithium Storage Performance

材料科学 氧化还原 导电体 锂(药物) 金属有机骨架 电解质 金属 纳米技术 化学工程 无机化学 电极 复合材料 有机化学 冶金 吸附 医学 化学 物理化学 工程类 内分泌学
作者
Jiacheng Yin,Na Li,Ming Liu,Zhigang Li,Xuemin Wang,Mingren Cheng,Ming Zhong,Wei Li,Yunhua Xu,Xian‐He Bu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (21) 被引量:47
标识
DOI:10.1002/adfm.202211950
摘要

Abstract Organic redox‐active materials are promising electrode candidates for lithium‐ion batteries by virtue of their designable structure and cost‐effectiveness. However, their poor electrical conductivity and high solubility in organic electrolytes limit the device's performance and practical applications. Herein, the π‐conjugated nitrogen‐containing heteroaromatic molecule hexaazatriphenylene (HATN) is strategically embedded with redox‐active centers in the skeleton of a Cu‐based 2D conductive metal–organic framework (2D c ‐MOF) to optimize the lithium (Li) storage performance of organic electrodes, which delivers improved specific capacity (763 mAh g −1 at 300 mA g −1 ), long‐term cycling stability (≈90% capacity retention after 600 cycles at 300 mA g −1 ), and excellent rate performance. The correlation of experimental and computational results confirms that this high Li storage performance derives from the maximum number of active sites (CN sites in the HATN unit and CO sites in the CuO 4 unit), favorable electrical conductivity, and efficient mass transfer channels. This strategy of integrating multiple redox‐active moieties into the 2D c ‐MOF opens up a new avenue for the design of high‐performance electrode materials.
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