Redox‐Bipolare Polyimid Zweidimensionale Covalent Organic Framework Kathoden für langlebige Aluminum‐Akkumulatoren

Abstract

Neuartige Aluminium-Akkumulatoren (AlAKs) stellen eine nachhaltige Option für Energiespeichertechnologien der nächsten Generation mit niedrigen Kosten und beispielhafter Sicherheit dar. Die Entwicklung von AlAKs wird jedoch durch die begrenzte Verfügbarkeit von Hochleistungs-Kathodenmaterialien eingeschränkt. In diesem Artikel beschreiben wir zwei Polyimid-basierte zweidimensionale Covalent-Organic-Framework-(2D COF) Elektrodenmaterialien mit redox-bipolarer Fähigkeit in AlAKs. Die optimierte 2D-COF-Elektrode erreicht eine hohe spezifische Kapazität von 132 mAh g À 1 . Die Elektrode weist eine langfristige Zyklenstabilität auf (mit einem vernachlässigbaren Kapazitätsabfall von � 0.0007 % pro Zyklus) und übertrifft damit frühere Ergebnisse organischer AlAK-Kathoden. Unsere 2D-COFs beinhalten n-Type-Imide und p-Type-Triazine als aktive Zentren im periodisch-porösen Polymerskelett. Anhand umfänglicher Charakterisierungen erklären wir die ungewöhnliche Faradische Reaktion der 2D-COF-Elektrode, bei der AlCl 2 + -und AlCl 4 À Dualionen als Ladungsträger beteiligt sind. Diese Arbeit ebnet den Weg zu neuartigen organischen Kathodenmaterialien in AlAKs.