登录注册
COFs共价有机框架材料世界级突破-锂电池及固态电池应用前景巨大
baoliang
2024-04-10 12:07:21


        近日, 耀科新材料(天津)有限公司(下称“耀科新材料”)在全球范围内率先实现了COFs材料的吨级量产,标志着COFs实现了从1到100的产业化突破。
        COFs材料,中文名称共价有机框架材料,是一种新兴的由有机小分子通过共价键连接成的结晶性多孔高分子材料。由于具有规则有序的孔结构、超高孔隙率、易于功能基团修饰等优点,在能源、环境、健康等重大领域极具应用前景。
然而,常用的合成方法对设备和合成条件要求较高,且在效率或通用性方面存在问题(COFs合成单次产量在毫克级),难以实现大规模生产,这严重阻碍了 COFs 的大规模生产应用。
        南开大学化学学院张振杰教授课题组最早将熔融绿色合成法用于COFs的宏量、廉价、绿色合成,并已经实现了一系列C=C和C=N键COFs的宏量制备。与传统溶剂热(需加入有毒有机溶剂)的高温高压苛刻反应条件相比,熔融绿色合成无须加入有机溶剂,具有操作简单、反应压力低等明显优势,为COFs的大规模制备和工业化应用开辟了新途径。

         耀科新材料基于这一核心技术,成功突破了 COFs 材料量产的世界难题,半年内突破小试、中试,建成全球第一条COFs材料吨级生产示范线。其产品的比表面积超过2000m2/g,该项指标大幅领先于市场上所有量产的多孔材料。产品在气体纯化与存储(如烃类捕集)、活性成分富集与纯化、核废料处理、湿法冶金等应用细分领域。
3月13日,耀科新材料COFs 全球首次吨级量产发布会 将于 天津市天开高教科创园大报告厅 隆重召开!出席嘉宾有天津市领导,南开大学有关领导;陈军院士、周其林院士、卜显和院士及二十余位国内相关领域专家;天津市科技局、天津市经开区单位负责同志;

          耀科新材料(天津)有限公司是全球第一家专注于共价有机框架(COFs)材料产业化的公司。其COFs产品在生物医药、环保新能源、核工业等领域具有巨大的应用前景。耀科紧紧围绕“四个面向”开展科研工作,牢记习近平总书记天津考察时关于发展“新质生产力”的殷殷嘱托。近期,耀科在全球范围内率先实现COFs材料的吨级生产,且材料比表面积等性能指标远优于市面上量产的吸附分离材料,实现COFs从1到100的产业化突破,这是标志性的世界级科技成果。

公司介绍

耀科新材是全球第一家专注于共价有机框架 (COFs)材料产业化的公司,目前已获得千万级投资,员工硕士比例达80%。基于南开大学化学学院张振杰教授首创的熔融绿色合成法,已建成了全球首个COFs材料的吨级生产示范线。该公司开发的多个系列COFs产品在药物分离与纯化、湿法冶金、气体存储与分离、核废气处理等国家重大需求领域已实现应用。

核心技术

受限于传统合成方法的阻碍,业内COFs合成单次产量在毫克级,耀科新材料基于南开大学张振杰教授独创的熔融绿色合成这一核心技术,突破了COFs材料量产的世界难题,已经建成全球第一条COFs材料吨级生产示范线。耀科产品的比表面积超过2000m2/g,该项指标遥遥领先市场上所有量产的多孔材料。

锂电池行业cofs材料应用要 点

要点一:稳定锂负极

大量研究利用 共价有机框架材料作为锂金属负极保护层,因为 共价有机框架材料具有很强的机械性能和有序开放的通道,有利于离子的传输。通过在共价有机框架材料 中引入亲锂官能团,共价有机框架材料可以具有调节锂离子均匀沉积的能力。一些官能团还能实现其他功能,如促进锂离子去溶剂化和理想SEI的形成。此外,共价有机框架材料还可以成为锂宿主材料封装锂金属以达到保护锂金属负极的目的。

要点二:在锂金属电池正极中的应用

共价有机框架材料不仅可以储存锂离子作为正极材料,还可以成为其他正极材料的宿主材料,从而提高其性能。据报道,多种氧化还原活性基团有助于共价有机框架材料成为具有优异电化学性能的锂金属电池正极材料,再加上共价有机框架材料结构的多样性,共价有机框架材料基正极材料的种类非常丰富。此外,丰富的开放通道也使 共价有机框架材料适合用作锂金属电池(包括锂硫电池、锂空气电池) 正极的宿主材料,而在 COFs 宿主材料中引入适当的官能团则有助于其具备提高正极性能的功能。

要点三:修饰隔膜

在商用隔膜上涂覆设计过的共价有机框架材料后,隔膜的锂离子传导性将得到有效改善。此外,在共价有机框架材料上引入亲锂位点有助于调节锂离子分布从而帮助稳定 锂负极。另外,有研究表明,一些共价有机框架材料涂敷在隔膜上后能够有效提升正极的循环性能。

要点四:固态电解质

共价有机框架材料在固态电解质领域具有广阔的应用前景,因为共价有机框架材料的有序通道具有大量可接触的活性位点,能够加速锂离子的传输。此外,将其他材料与 共价有机框架材料相结合,不仅能促进锂离子的传输,还能弥补 共价有机框架材料在实际应用中的不足。

要点五:前瞻

共价有机框架材料应用于锂金属电池中时,其活性位点的有效利用尤为重要。通过对共价有机框架材料的导离子、导电子以及在复杂电化学环境中保持稳定机理的探索,有望通过结构和功能设计有针对性的提高共价有机框架材料的导离子性能、导电性能以及稳定性,从而能够有效应用于锂金属电池中。其中,三维共价有机框架材料在锂金属电池中有较大的应用潜力然而目前研究较少,需要投入更多的研究以取得进展。另外,目前研究共价有机框架材料应用于电池中时往往只关注其在某一特定组件中的应用,可展开对于同一电池中不同组件都使用共价有机框架材料的研究,提高见面亲和性,进一步提高电池性能。最后,需要研究如何大规模制备共价有机框架材料并有效控制成本,从而实现其在锂金属电池中的实际应用

作者利益披露:转载,不作为证券推荐或投资建议,旨在提供更多信息,作者不保证其内容准确性。
声明:文章观点来自网友,仅为作者个人研究意见,不代表韭研公社观点及立场,站内所有文章均不构成投资建议,请投资者注意风险,独立审慎决策。
S
宝丽迪
工分
13.85
转发
收藏
投诉
复制链接
分享到微信
有用 14
打赏作者
无用
真知无价,用钱说话
0个人打赏
同时转发
评论(2)
只看楼主
热度排序
最新发布
最新互动
  • 只看TA
    04-16 13:36
    🐮B
    1
    0
    打赏
    回复
    投诉
  • 只看TA
    04-16 22:29
    没提前发现
    0
    0
    打赏
    回复
    投诉
  • 1
前往