先进能源材料化学教育部重点实验室（南开大学） Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, Ministry of Education (Nankai University)

   共价有机框架材料具有可设计的周期结构和有序的纳米孔，其作为可充电电池的电极材料受到越来越多的关注。然而，目前已报道的有机正极材料一般具有较低的容量和较差的倍率性能。陈军院士课题组利用简便的溶剂热法，合成了一种含有多个羰基的蜂窝状富含氮的共价有机骨架（TQBQ-COF）材料，并将其用于钠金属电池中。得益于TQBQ-COF材料中氮原子的掺杂及其多孔的结构，该正极材料表现出了高达452 mAh/g的比容量，并具有良好的循环稳定性以及倍率性能。通过原位红外光谱和密度泛函理论计算，证实了吡嗪和羰基两种活性位点的钠离子储存能力，以及每个TQBQ-COF重复单元可嵌入高达12个Na⁺的氧化还原化学机制。此外，组装了质量能量密度和体积能量密度分别为101.1 Wh/kg和78.5 Wh/L的软包电池，表明该共轭聚合物在可充电电池中具有潜在的实际应用。该成果近期发表于Nat. Commun.（2020, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-13739-5）。