roadhawk蓄电池共轭多孔聚合物中协同双活性位点工程实现超高倍率长寿命锂离子电池
高能量高功率锂离子电池的发展受限于兼具高氧化还原活性、快速离子传输和稳健结构稳定性的负极材料的稀缺性。本文提出一种协同双活性位点工程策略以突破这些限制。通过富氮六氮杂苯并菲（PI）单元与多羰基功能化芘四酮单元的缩合反应，我们合理设计并合成了一种新型共轭多孔聚合物——基于六氮杂苯并菲的多孔有机聚合物（HAT-POP）。该独特分子结构整合了碳
O和CN基团作为刚性共轭微孔框架内的双氧化还原活性中心，有效抑制材料溶解并促进锂离子快速+扩散。通过利用锂离子与羰基和亚胺基团的协同配位作用，HAT-POP实现了多性向电子氧化还原反应，在0.1 A g电流密度下可提供2500 mAh g的超高初始容量+-1−1-1−1 该材料表现出781 mAh g<sup>-1</sup>的高可逆容量−1在1.0 A g电流密度下循环1000次后仍保持稳定性能−1库仑效率接近100%。通过原位光谱分析和密度泛函理论计算，我们阐明了涉及羰基与亚胺位点协同配位锂离子的多电子存储协同机制+本研究为设计具有长循环寿命与高倍率性能的有机电极材料建立了分子活性位点协同作用的新范式。
图文摘要
引言
为解决这些问题，通过强共价键构建的多孔有机聚合物（POPs）已成为极具潜力的材料平台[9]。其延伸的聚合物骨架和可调孔隙结构不仅能增强结构稳定性，还可促进高效离子传输并实现精确化学功能化[10][11]。因此，大量研究致力于开发POPs作为稳定的有机负极材料。常用策略包括引入氮或硫等杂原子以调控电子结构并增强Li+亲和力[12][13]。另一种广泛采用的方法涉及使用共轭聚合物主链来增强导电性并保持骨架刚性。例如，郭及其同事报道了一种富氮POP，其可逆容量达到约960 mAh g−1经过600次循环后[14]，而Wang及其合作者证明，共轭POPs相较于非共轭体系展现出显著更优的循环稳定性[15]。尽管取得这些进展，一个关键的性能平衡问题仍未解决。增加羰基等氧化还原活性基团的数量可提升容量，但往往会损害结构致密性与耐久性[16][17]。反之，构建高度刚性框架通常会限制氧化还原活性位点的可及性并阻碍锂离子传输。+扩散过程。因此，开发一种能够在结构稳固且离子可渗透的共轭框架内同时整合多种类型氧化还原活性中心的材料，仍是该领域的关键挑战[18][19]。这一关键设计缺陷阻碍了在单一体系中实现高容量、快速倍率能力和长循环性能的目标[20]。
本研究提出了一种基于新型共轭多孔聚合物HAT-POP理性分子设计的协同双活性位点工程策略。该设计以第一性原理计算为指导，通过选取两种互补构建区块：其一是富氮缺电子的六氮杂三亚苯（PI）衍生物，可提供具有亚胺（C=N）位点的刚性共轭框架，该位点能与Li+发生强配位作用；其二是经多羰基功能化的芘四酮分子，
O）官能团作为高容量锂存储的氧化还原活性中心。其共价偶联形成的微孔聚合物基质能有效抵抗电解质溶液中的溶解。我们推测羰基与亚胺官能团将通过协同作用实现多电子氧化还原过程，并提升反应效率。正如预期，所制备的HAT-POP负极材料展现出卓越的电化学性能：在0.1 A g+电流密度下首次放电容量达2500 mAh g并保持781 mAh g的可逆容量−1在1.0 A g<sup>-1</sup>的高电流密度下循环1000次后−1基于原位光谱技术和密度泛函理论计算的进一步机理研究表明，锂离子−1会依次与两个氧化还原中心配位，验证了所提出的协同存储机制。这些发现确立了一种新型材料设计策略，通过将多种功能性基团耦合在稳定的多孔框架内，实现了用于锂离子电池的高性能持久有机负极材料。−1. Further mechanistic investigations based on in situ spectroscopic techniques and density functional theory calculations confirm that Li+ sequentially coordinate with both redox centers, validating the proposed cooperative storage mechanism. These findings establish a new materials design strategy that couples multiple functional moieties within a stable porous framework to realize durable and high-performance organic anodes for lithium-ion batteries.下一篇：roadhawk蓄电池放电速率对锂离子电池模组热失控传播特性影响的研究
