基于蒽醌共价有机框架空心矩形棱柱的Li2S阴极界面结合策略实现高性能锂硫电池

研究人员针对Li2S阴极材料存在的界面相互作用弱、活化电位高、缺乏有效粘合剂等问题，开发了具有空心矩形棱柱结构的羟基蒽醌共价有机框架(OH-AAn-COF)作为新型纳米介体。该材料通过多孔结构和丰富官能团显著增强电极组分间界面结合，使Li2S@C-OH-AAn-COF//石墨全电池实现1000次以上循环稳定性，性能超越多数已报道锂硫电池体系。

　　

自2002年Dahn团队首次发现以来，二硫化锂(Li₂S)因其可避免金属锂使用的特性，已成为极具前景的阴极材料。然而电极组分间弱界面相互作用、Li₂S的高活化电位、以及缺乏能有效缓解充放电循环内应力的合适粘合剂等问题，严重制约了其实际应用。

这项研究创新性地采用具有空心矩形棱柱形态的羟基蒽醌共价有机框架(OH-AAn-COF)作为Li₂S阴极的纳米介体。该材料凭借富含官能团的多孔结构，显著增强了电极组分间的界面结合力，在Li₂S/Li₂S和Li₂S/电解质界面构建了稳固的"分子桥梁"。这种强界面相互作用不仅降低了Li₂S的活化电位，还促进多硫化物的吸附和氧化还原转化，相比传统聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合剂展现出更快的电化学反应活性和更优异的循环稳定性。

特别值得关注的是，采用该材料的无金属锂全电池(Li₂S@C-OH-AAn-COF//石墨)在0.5C倍率下实现了超过1000次的稳定循环，这一性能指标超越了目前大多数已报道的锂硫电池体系。该研究为开发高性能、长寿命的锂硫电池提供了新的界面工程策略。