由于它們之間的弱鏈相互作用，一維單元基共價有機框架(1D COFs)具有良好的分子組裝性能，但其在形態工程和相關儲能應用方面的探索仍然很少。本研究通過溶劑誘導策略制備了一系列基于一維碳納米化合物的納米結構(即蛋黃殼球(YS-COF)、空心球(HS-COF)和固體球(SS-COF)，可作為Li-S電池的粘合劑調節劑。具體來說，它們可以增強機械性能，對體積變化的適應性更好，并且可以更好地吸附/催化聚硫鋰中間體(LiPSs)到傳統的PVDF粘合劑上。值得注意的是，這種基于ys - cof的電池在0.5℃時的初始比容量高達1011 mAh g?1，遠遠高于hs - cof、SS-COF和PVDF-based Li-S電池。即使在4℃時，它仍然保持962 mAh g?1的放電比容量，并且可以循環bb60 600次。DFT計算和有限元模擬揭示了ys - cof納米形態和官能團在促進電化學氧化還原動力學以提高電池性能方面的重要作用。該策略可能為鋰- s電池的1d COFs的形態學工程和性能優化提供深入的見解。

在這里，我們利用溶劑誘導策略開發了一系列基于一維碳納米化合物的納米結構(M- cof, M = YS, HS和SS)，它們具有不同的納米球形態(即蛋黃殼球，空心球和固體球)。具體來說，它們可以增強機械性能，對體積變化的適應性更強，并且在傳統PVDF粘合劑上吸附/催化LiPSs的能力更好(圖1)。值得注意的是，最佳的ys - cof粘合劑具有高的剝離力耐受性，可達1.5 N，平均硬度為0.6 GPa。分別比裸PVDF高≈3倍和≈4倍。值得注意的是，在0.5 C的電流密度下，這種電池的初始比容量高達1011 mAh g?1，遠遠高于hs - cof、SS-COF和PVDF-based Li-S電池。即使在4c的高電流密度下，它也能保持962 mAh g?1的放電比容量，并且可以循環bb60 600次。理論計算進一步驗證了這些基于一維COFs的納米結構在調節粘結劑能力方面的優異性能，為電池領域一維COFs的形態工程和性能優化提供了有趣的參考

圖1 ：ys - cof基粘結劑相對于PVDF的優點示意圖。

圖2：M- cof的結構和表征(M= YS, HS, SS)。A) ys - cof的合成過程。B) YS-COF的實驗(藍點)和模擬(藍線)PXRD圖譜。C) M- cof的PXRD譜圖(M = YS, HS, SS)。D) M- cof (M = YS, HS, SS)的N2吸附-解吸等溫線曲線(附圖為孔徑分布)。

圖3 :M- cof的結構和表征(M = YS, HS, SS)。A) M- cof的分子工程示意圖(M = YS, HS和SS)。B) YS-COF的掃描電子顯微鏡圖像。C) YS-COF的TEM圖像。D) YS-COF的HAADF-STEM和EDX元素映射圖。E) ys - cof的TEM-EDX元素線掃描。F) hs - cof的掃描電子顯微鏡圖像。G) hs - cof的TEM圖像。H) hs - cof的HAADF-STEM和EDX元素映射圖像。1) hs - cof的TEM-EDX元素線掃描。J) ss - cof的掃描電子顯微鏡圖像。K) ss - cof的TEM圖像。L) ss - cof的HAADF-STEM和EDX元素映射圖。M) ss - cof的TEM-EDX元素線掃描。

圖4：不同粘合劑的特性。A) NMP中混合粘合劑的照片。B) YS-COF和pvdf基電極的剝離強度分布圖。C) YS-COF和pvdf基電極的納米壓痕輪廓。D) YS-COF和pvdf基電極的膨脹比。E)吸附Li2S6后ys - cof s - 2p的XPS譜圖。F)吸附Li2S6后ys - cof的fli - 1s的XPS譜圖。

圖5：不同粘結劑對lsb電化學性能的影響。A)在1.6 ~ 2.8 V電壓范圍內，掃描速率為0.1 mV s?1時，YS-COF基lsb的CV曲線。B)不同循環次數下基于ys - cof的LSBs在0.5 C下的充放電曲線。C)不同粘結劑的flsbs的倍率性能。D)在0.5℃時不同粘結劑的flsbs的循環性能E)在4℃時YS-COF粘結劑的flsbs的循環性能。

圖6：不同形貌的有限元模擬。A) S4殘留濃度分布B)表面電流分布。C) s2?在z軸方向的殘留濃度分布。D) SS-COF在2.10 V時S4 2?的殘留濃度分布(箭頭、左右色標分別為流動方向、電解質流量和殘留濃度)。E) s - cof在2.10 V時S4 2?的殘留濃度分布(箭頭、左右色標分別為流動方向、電解質流量和殘留濃度)。F) 2.10 V時HSCOF的S4 2?殘留濃度分布(箭頭、左右色標分別為流動方向、電解質流量和殘留濃度)。G) 2.10 V時表面電流分布模型SS-COF。H) 2.10 V時表面電流分布模型YS-COF。1) 2.10 V時的表面電流分布模型HS-COF。

綜上所述，我們通過溶劑誘導策略設計了一系列基于一維cofs的納米結構，并將其用作lsdb的粘合劑調節劑。具體來說，它們可以賦予增強的機械性能，更強的體積變化適應性，以及更好的吸附/催化LiPSs到傳統PVDF粘合劑的能力。值得注意的是，最佳的ys - cof基粘合劑具有≈1.5 N的高剝離力公差和0.6 GPa的平均硬度，分別比裸PVDF高≈3倍和≈4倍。值得注意的是，這種基于ys - cof的電池在0.5℃時的初始比容量高達1011 mAh g?1，遠遠高于HS-COF、SS-COF和PVDF。即使在4℃時，它仍然保持962 mAh g?1的放電比容量，并且可以循環bb60 600次。DFT計算和有限元模擬揭示了ys - cof納米形態和官能團在促進電化學氧化還原動力學以提高電池性能方面的重要作用。該粘合劑調制劑具有獨特的物理約束行為和多種協同機制，通過對1d COFs的精心設計，為探索新型lsdb粘合劑材料提供了新的視角。

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