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【計算文獻解讀】?EnSM：冠醚功能化COF助力Li-S電池！

鋰-硫（Li-S）電池是下一代高能量密度系統的理想選擇，但多硫化物的硫轉化緩慢、易揮發等問題嚴重制約了其商業應用?；诖耍?strong>鄭州大學付永柱教授和唐帥博士、中原工學院翟黎鵬博士等人報道在碳納米管（CE-COF@CNT）表面原位合成了冠醚功能化COF（BPTA-CE-COF），用于修飾Li-S電池中的隔板。改進后的隔板使Li-S電池在0.1 C時具有1618.1 mAh g^-1的高初始放電容量，具有優異的倍率性能，并且具有良好的循環穩定性，在1 C下1000次循環時，每循環容量衰減0.040%，且即使在高硫負載量（8.04 mg cm^-2）和稀薄電解質（4.0 μL mg^-1）下，目標Li-S電池在100次循環中還具有92.9%的高容量保留率。

VASP解讀

通過DFT計算，作者研究了COF@CNT的初始反應活化能勢壘。采用COF@CNT簡單模型，作者計算了S₈到Li₂S的總還原過程，并以碳納米管作為對比材料。首先，在從S₈到Li₂S₈的過程中，COF@CNT比CNT顯示出更多的負結合能。從Li₂S₄到Li₂S₂和從Li₂S₂到Li₂S這兩個過程的活化能比其他過程都要大，說明Li₂S₂/Li₂S的形成過程是整個還原過程的速率決定步驟。

從S還原過程中各步驟的活化能值來看，COF@CNT底物比純碳納米管更有利于S₈還原為Li₂S。此外，作者還檢測了Li₂S在不同底物上的破斷能，分析了Li₂S的分解能力。COF@CNT表面的解離能為0.272 V，低于CNT表面的0.512 V，充分體現了前者對Li₂S相變具有更高的催化強度。因此，BPTA-CE-COF可提供豐富的活性位點，從而增強LiPSs對硫還原反應的吸附和催化轉化。

Supramolecular Channels via Crown Ether Functionalized Covalent Organic Frameworks for Boosting Polysulfides Conversion in Li-S Batteries. Energy Storage Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103143.

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