Überwinden von Diffusionslimitierungen Faradayscher Reaktionen: Eigenschafts‐Wirkungsbeziehungen der 2D‐leitfähigen metallorganischen Gerüstverbindung Cu₃(HHTP)₂ für die reversible Lithium‐Ionen Speicherung

Abstract

Faradaysche Prozesse, die mit einem Ladungsübergang einhergehen, unterliegen häufig einer Diffusionslimitierung im Festkörper. Leitfähige zweidimensionale metallorganische Gerüstverbindungen (2D MOFs) mit schnellem Ionentransport können jedoch beides kombinieren – Ladungstransfer und schnelle Diffusion innerhalb ihrer porösen Struktur. Um die verbleibenden Diffusionsbeschränkungen, die durch die Partikelmorphologie verursacht werden, zu untersuchen, werden verschiedene Synthesewege von Cu‐2,3,6,7,10,11‐Hexahydroxytriphenylen (Cu3(HHTP)2), einem kupferbasierten 2D‐MOF, verwendet, um flocken‐ und stäbchenförmige MOF‐Partikel herzustellen. Beide Morphologien werden systematisch charakterisiert und für die redoxaktive Speicherung von Li+‐Ionen evaluiert. Der Redoxmechanismus wird mit Hilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie, FTIR‐Spektroskopie und in situ XRD untersucht. Zudem werden beide Strukturen hinsichtlich ihrer kinetischen Eigenschaften für die Speicherung von Li+‐Ionen mittels Zyklovoltammetrie und Impedanzspektroskopie verglichen, wobei ein signifikanter Einfluss der Partikelmorphologie für 2D‐MOFs auf kinetische Aspekte der elektrochemischen Li+‐Ionenspeicherung festgestellt wird. Diese Studie zeigt Lösungsansätze für die Optimierung redoxaktiver, poröser Strukturen auf, um Diffusionsbeschränkungen Faradayscher Prozesse zu überwinden.