$寶麗迪(SZ300905)$ $百合花(SH603823)$

300905寶麗迪   5倍空間 COFs材料  創(chuàng)業(yè)板龍頭

百合花  603823    COFs材料    主板龍頭  

百合花擁有COFs材料研發(fā)專利

 COFs（共價(jià)有機(jī)框架結(jié)構(gòu)）是一種具有多孔晶體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)共價(jià)鍵連接的有機(jī)聚合物，主要由輕元素（如碳、氫、氮、氧、硅、硼等）構(gòu)成。自2005年Yaghi等人首次通過(guò)水熱法合成了由 B-O 共價(jià)鍵連接的有機(jī)多孔框架化合物 COF-1和 COF-5以來(lái)，這種與MOFs結(jié)構(gòu)類似的有機(jī)多孔材料迅速受到人們的熱捧。根據(jù)其空間結(jié)構(gòu)，COFs可以分為二維和三維結(jié)構(gòu)。三維COFs中在催化、氣體吸附等方面應(yīng)用較多，這一點(diǎn)與MOFs相似。二維COFs在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本期整理了近期發(fā)表在頂刊的COFs的研究進(jìn)展，一起看下~

那今天就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)COFs材料在固態(tài)電池中的應(yīng)用。

鋰電池的問(wèn)世最早可以追溯到20世紀(jì)60年代，最早的鋰電池包括概念的提出，負(fù)極是金屬鋰，因?yàn)榻饘黉嚲哂忻縢大概3800mah的高比容量，低電勢(shì)，低密度等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的材料，但由于金屬鋰化學(xué)活性太高，十分容易與水和氧氣發(fā)生劇烈副反應(yīng)，加上容易生長(zhǎng)枝晶，而最終在1985年，日本化學(xué)家吉野彰采用石墨替換鋰金屬作為負(fù)極，發(fā)明了第一個(gè)可商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池，也正是因?yàn)樵阡囯婎I(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，吉野彰同另外兩名化學(xué)家獲得了2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。用石墨替換金屬鋰最大的代價(jià)就是犧牲了比容量，大概只有金屬鋰的十分之一380mah/g，這么多年過(guò)去了，鋰枝晶和副反應(yīng)依然是鋰電池發(fā)展路上最難解決的問(wèn)題，而負(fù)極材料從鋰電池石墨負(fù)極到其他碳材料負(fù)極，再到半固態(tài)硅碳負(fù)極，都提升有限，這迫使我們一直在尋找更好的材料來(lái)恢復(fù)曾經(jīng)失去那90%的容量。隨著固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)的出現(xiàn)，安全問(wèn)題的突破，硅碳負(fù)極將成為過(guò)渡產(chǎn)品，鋰金屬負(fù)極將重登歷史舞臺(tái)，也將是固態(tài)電池最終的方向。

說(shuō)到COFs材料在固態(tài)電池中的應(yīng)用，我們先看清華大學(xué)課題組的研究成果之一

在LI-LI電池性能試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明COF材料在穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極中可以發(fā)揮重要的作用，并產(chǎn)生了非常超預(yù)期的結(jié)果。普通隔膜組在運(yùn)行200小時(shí)候出現(xiàn)了短路，拆開電池發(fā)現(xiàn)鋰枝晶瘋狂生長(zhǎng)，鋰電極表面有很多副反應(yīng)產(chǎn)物，COF微孔膜的一組運(yùn)行2000小時(shí)后，不但沒有枝晶的生長(zhǎng)，金屬電極鋰片竟然還有光澤，也就意味著鋰金屬電極連副反應(yīng)也沒有，上文說(shuō)到，鋰枝晶和副反應(yīng)依然是鋰電池發(fā)展路上最難解決的問(wèn)題，現(xiàn)在鋰電池企業(yè)能做到的就是控制枝晶的生長(zhǎng)，但是控制鋰金屬電極副反應(yīng)，除了清華實(shí)驗(yàn)室使用COFs材料的研究成果，目前據(jù)了解還沒有第二家能做到，循環(huán)之后的鋰片沒有副反應(yīng)，這個(gè)結(jié)果對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)都是具有不止一個(gè)代差的技術(shù)進(jìn)步。

我們?cè)賮?lái)看一組COF隔膜在提高導(dǎo)電率的實(shí)驗(yàn)

這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較直觀和簡(jiǎn)單，就不再解讀了，就是提高導(dǎo)電率。

以上只是COFs應(yīng)用的兩個(gè)方向，也是有固態(tài)電池強(qiáng)邏輯的基礎(chǔ)，但這只是COF是材料應(yīng)用的冰山一角，這也是為什么說(shuō)COFs不必蹭固態(tài)電池的概念的原因。由于COFs剛性框架結(jié)構(gòu)，高表面積比，低溶脹，結(jié)構(gòu)貫通，孔徑可調(diào)等諸多優(yōu)勢(shì)，COFs材料的表面積比一般在小幾千㎡/g，而傳統(tǒng)多孔材料一般幾百㎡/g，這種材料作為吸附劑對(duì)目前的傳統(tǒng)樹脂確實(shí)是降維打擊。之所以沒有大規(guī)模應(yīng)用僅停留在學(xué)術(shù)研究，只因?yàn)橹爸荒茉趯?shí)驗(yàn)室毫克級(jí)的合成，價(jià)格昂貴，論毫克賣，并且有錢也買不到更多的原材料，阻礙了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。寶麗迪子公司耀科新材料實(shí)現(xiàn)了世界首次的噸級(jí)制備，而且獨(dú)創(chuàng)的綠色熔融技術(shù)反應(yīng)簡(jiǎn)單，成本低，更環(huán)保，可以說(shuō)是解決了阻礙COFs材料產(chǎn)業(yè)化的世界級(jí)難題，量產(chǎn)材料根據(jù)官能團(tuán)不同，純度不同，價(jià)格也會(huì)略有差異，總之，開始價(jià)格不會(huì)太便宜，現(xiàn)僅用得起的賣，以下是均孔樹脂與傳統(tǒng)樹脂的對(duì)比，優(yōu)勢(shì)一目了然

COFs材料未來(lái)還有更多應(yīng)用，比如海水淡化，核污染防治，水污染處理，生物醫(yī)藥，空氣治理，儲(chǔ)氫儲(chǔ)能，光電材料，傳感，催化，濕法冶金，氣體捕捉提純等，這里儲(chǔ)氫是未來(lái)理想材料之一，有機(jī)會(huì)細(xì)說(shuō)，總之，COFs材料是未來(lái)炙手可熱的發(fā)展應(yīng)用方向，同時(shí)寶麗迪自身基本盤也很穩(wěn)