含水二价锰离子（Mn²⁺）最近已成为开发多价离子可充电电池的有希望的候选者。

在此，基于对 Mn²⁺ 配位化学的理解，松山湖材料实验室Wenlong Wang证明了多齿螯合策略可在聚酰亚胺共价有机骨架 (PI-COF) 阳极中高效存储 Mn²⁺。

文章要点

1）与其他多价阳离子相比，Mn²⁺可以与两个相邻的烯醇化羰基和三嗪环键合，在带电PI-COF晶格中形成新型多齿螯合构型。因此，PI-COF 可以在 0.2 A g⁻¹ 下实现 120 mAh g⁻¹ 的大 Mn²⁺ 存储容量以及良好的循环稳定性。非原位表征和第一原理计算进一步确定了多齿 Mn²⁺ 配位的发生及其在稳定烯醇化 PI-COF 中间体中的关键作用。

2）值得注意的是，研究人员通过将 PI-COF/Mn²⁺ 阳极与基于 MnO₂/Mn²⁺ 转化反应的高压阴极耦合，演示了全锰离子原型电池组件。精心设计的电池在 0.2 A g⁻¹ 的电流密度下表现出 1.28 V 的稳定放电平台和 115 mAh g−1 的令人印象深刻的容量。

这项工作强调了配位化学通过优化载能离子和有机主体材料之间的匹配来实现高效能量存储的效用。

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Lejuan Cai, et al, Multidentate Chelation Enables High-Efficiency Mn2+ Storage in Polyimide Covalent Organic Framework for Aqueous All Mn-Ion Battery, Adv. Energy Mater. 2023, 2301631

DOI: 10.1002/aenm.202301631

https://doi.org/10.1002/aenm.202301631