综述：共价有机框架基硫正极在锂硫电池中的研究进展

本综述系统总结了共价有机框架（COFs）材料在锂硫电池（Li-S）硫正极中的最新研究进展，重点探讨了通过结构设计（如原始COFs、改性COFs及COFs复合材料）解决多硫化锂（LiPSs）穿梭效应、硫绝缘性及体积膨胀等关键问题的策略，为高能量密度Li-S电池的开发提供理论指导。

　　

Abstract
锂硫电池（Li-S）因其高达2600 Wh kg^?1的理论能量密度和硫的低成本优势，成为下一代储能技术的研究热点。然而，硫的绝缘性、多硫化锂（LiPSs）的溶解穿梭效应以及充放电过程中80%的体积膨胀严重制约其商业化进程。共价有机框架（COFs）凭借可调控的孔结构、丰富的极性位点和优异的化学稳定性，为上述问题提供了创新解决方案。

Introduction
全球能源转型背景下，传统锂离子电池（LIBs）的能量密度瓶颈促使研究者转向Li-S电池。其核心挑战在于硫正极的固有问题：硫和放电产物Li₂S的导电性差、LiPSs的穿梭效应（如Li₂S₈→Li₂S₄的液相转化）以及硫→Li₂S的80%体积膨胀。COFs通过以下特性成为理想宿主材料：

1. 有序孔道结构：促进硫均匀负载并缓冲体积变化；
2. 极性官能团（如N、O）：化学锚定LiPSs，抑制穿梭效应；
3. 结构可设计性：通过后修饰或复合导电材料（如碳纳米管）提升电子传导。

Design for COF-based sulfur cathodes
原始COFs：如亚胺键COFs通过π共轭骨架加速电子传输，其孔径（1.5-3 nm）可限域硫分子。
改性COFs：引入羰基（C=O）或氟原子增强对LiPSs的吸附能，例如氟化COFs使Li₂S₆吸附能提升至?2.3 eV。
COFs复合材料：与石墨烯复合后，电极导电性提高3个数量级，实现5C高倍率下800 mAh g^?1的容量保持。

Summary and outlook
当前COFs基硫正极仍面临挑战：

1. 导电性不足：需开发全共轭COFs或原位聚合策略；
2. 规模化制备：多数COFs依赖溶剂热法，难以量产；
3. 电解液兼容性：需优化COFs孔径以适配醚类/固态电解质。未来研究可聚焦于机器学习辅助COFs结构设计，以及原位表征技术揭示LiPSs转化机制。

Declaration of competing interest
作者声明无利益冲突。

Acknowledgments
感谢国家自然科学基金（22209155）和中国博士后科学基金（2024M752941）的资助。