东华大学廖耀祖副院长课题组报道了关于一种新型的纳米纤维共价有机框架（COF）基分层多孔隔膜（PAN/AM-COF），该隔膜专为快速充电和热稳定的锂金属电池（LMBs）设计。以下是文章的主要发现和贡献：
研究背景：随着电动汽车和便携式电子设备的发展，对电池的性能要求越来越高，包括高能量密度、快速充电能力和安全性。锂金属电池因其高理论比容量和低电化学还原电位而被视为有前途的替代品。然而，快速充电时，锂金属电池面临锂离子传输动力学缓慢的问题，导致锂沉积不均匀和锂枝晶的形成，这限制了其实际应用。
创新设计：研究者们开发了一种具有分层多孔通道的纳米纤维COF基隔膜，该隔膜由电纺聚丙烯腈（PAN）纳米纤维和通过酰胺基团连接的COF纳米颗粒组成。这种隔膜设计了宏观孔道（平均直径323纳米）和介观孔道（约7纳米），以及COF纳米颗粒内部的微观孔道（1.6纳米），以有效调节快速充电时的锂离子传输。
性能评估：通过计算流体动力学和密度泛函理论计算，证明了PAN/AM-COF隔膜能够同时促进高速和选择性的Li+传输，以及均匀的锂沉积。实验结果显示，该隔膜具有高导电性（3.33 mS cm−1）和高的Li+传输数（0.79）。
电池性能：使用PAN/AM-COF隔膜的Li || LFP（锂铁磷酸盐）全电池在10 C的高倍率下展现出卓越的循环稳定性，1000个循环后容量衰减仅为0.037%。此外，在100°C的极端温度下，该电池在30 C的条件下仍能稳定运行300个循环，显示出其在超快充电能量存储系统中的潜在可扩展性。
结论：这项研究为设计用于快速充电LMBs的功能隔膜提供了新的见解，并扩展了多孔聚合物在能量存储中的应用。
廖耀祖，男，汉族，1982年6月出生，江西南丰人，同济大学和美国UCLA联合培养博士研究生学历。现任东华大学材料学院副院长。东华大学纤维材料改性国家重点实验室、材料学院教授/博导/课题组长，先后在美国加州大学洛杉矶分校、英国布里斯托大学、德国柏林工业大学学习工作6年时间。入选上海市曙光学者、上海市浦江学者、江苏省镇江市领军人才、德国洪堡学者以及欧洲玛丽居里学者奖励计划，曾获得英国牛顿基金旅行资助和上海市优秀博士论文等。主要从事共轭聚合物及其框架材料的精准制备与传感检测、吸附分离、清洁能源开发等基础应用研究。在Adv Mater(1篇)、Adv Funct Mater(2篇)、Mater Horiz(1篇)、Nano Lett (1篇)、ACSNano(1篇)、Chem Mater(1篇)、Small(1篇)、Chem Sci(3篇)、ACSMacroLett (1篇)、Macromolecules(3篇)等国际重要期刊发表SCI论文50余篇，IF>10的论文9篇，SCI引用2000余次。研究成果被人民网、中国科学报、美国化学会NoteworthyChemistry、德国ThiemeSynfacts、英国皇家化学会ChemistryWorld、欧洲ChemEurope等30余家媒体报道。此外，拥有美国、欧洲、中国发明专利18件。主持国家自然科学基金(3项)、上海市自然科学基金(2项)等省部级、国家级和国际合作项目14项。
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