新一代锂离子电池的发展需要环境友好、性能优异的电极材料。有机电极材料具有结构可调、轻便、可持续发展的特点，逐渐成为环保型锂离子电池电极材料的不二选择。上海大学王勇教授团队通过机械球磨法剥离得到了三嗪基共价有机纳米片材料，实现了多电子氧化还原储锂机理，大幅度提升了有机电极的储锂性能。
目前，锂离子电极材料的研究主要集中在各类金属基电极材料上，如过渡金属氧化物等。然而这些过渡金属氧化物包含的钴、铁、镍、锰和其它过渡金属元素可能引起严重的环境问题。探索环境友好型高性能锂离子电池电极材料至关重要。基于结构可调控、价格低廉、环境友好等优势，有机电极材料逐渐成为新一低能源电池电极材料的研发重点。然而，有机电极材料电子传导性较差、易溶解于有机电解质，从而通常表现出不理想的可逆容量和循环性能。
上海大学王勇教授团队报道的剥离的三嗪基共价有机纳米片材料成功解决了有机电极电子传导性较差、易溶解于有机电解质等问题，作为锂离子电池电极材料时，实现了多电子氧化还原储锂机理，从而展现了优异的电化学性能。王勇教授团队首先通过简单易行的溶剂热反应设计合成了两种三嗪基共价有机骨架材料并和碳纳米管复合以提升材料导电性。然后，采用无溶剂辅助的机械球磨剥离得到少层的三嗪基共价有机纳米片与碳纳米管复合材料E-CIN-1/CNT和E-SNW-1/CNT。通过实验表征发现剥离得到的三嗪基共价有机纳米片具有薄层片状结构。这种剥离后的纳米片结构成功克服了锂离子无法嵌入层状堆积结构的共价有机骨架材料的缺点，从而为锂离子储存提供更多更活跃的氧化还原位点，有效提升了电化学性能（下图）。
同时王勇教授团队对于剥离后的三嗪基共价有机纳米片材料的储锂机理进行了探究，表征了这些材料在充放电过程中的非原位红外光谱，并以DFT理论计算佐证。推测剥离后的三嗪基共价有机纳米片材料E-CIN-1/CNT和E-SNW-1/CNT中的C=N、-NH-官能团以及结构内部的三嗪环、哌嗪环和苯环等官能团均参与锂离子存储，从而分别实现了一个结构单元11个和16个电子的氧化还原反应机制（下图）。本论文研究成果实现了三嗪环、哌嗪环和苯环等官能团储锂活性的激活（尤其是一个三嗪环或者苯环上多达六个锂离子的存储），从而获得了性能优异的锂离子电池有机电极材料，也促进了绿色环保有机电极材料的进一步发展。
这一成果近期发表在Advanced Energy Materials 上。
该论文作者为：Zhendong Lei, Xiudong Chen, Weiwei Sun, Yong Zhang, Yong Wang*
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Exfoliated Triazine-Based Covalent Organic Nanosheets with Multielectron Redox for High-Performance Lithium Organic Batteries
Adv. Energy. Mater., 2018, DOI: 10.1002/aenm.201801010
作者介绍
王勇，上海大学教授，博士生导师，主要从事能源电池和环境催化吸附材料方向的研究，已发表103篇SCI论文，他引超过7000次，曾获得上海市东方学者及跟踪、曙光学者等荣誉称号，多次入选爱思唯尔（Elsevier）高被引中国学者。
https://www.x-mol.com/university/faculty/12524
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