先进的能源储存和转换技术是实现可持续社会发展的关键基础。近年来，随着锂资源的有限性和地理上的不平衡性的日益凸显，钠金属电池引起越来越多的关注，用于稳定电解质-电极界面的ASEI薄膜的开发在抑制钠枝晶生长方面也成为科学研究热点。最近，来自上海大学的王勇教授和温州大学陈双强教授，合成了一种具有分子内双给体-受体（D-A）特性的共价有机框架（TB-Br-COF），利用其门控效应和亲钠特性来实现钠金属电池的超稳定运行。
本文通过光谱学表征和分子动力学模拟等手段，系统的揭示了TB-Br-COF涂层对Na+的结合作用。此外，TB-Br-COF通过引入亲钠组分引发的双供体-受体（键和连接体）相互作用更精确地调节了门控效应，这种双重保护机制界面层对稳定钠金属负极界面是有效的。 DB-PDA和TAPB作为电子受体基团，BA-PDA和PDA作为电子给体基团，组成了两种不同摩尔比的COFs（TP-COF和TB-Br-COF）。Na@TB-Br-COF对称电池在0.5 mA cm-2、0.5 mAh cm-2条件下表现出3000 h的循环稳定性。当电流增加到1 mAh cm-2时同样表现出1000 h的循环稳定性。此外，作为实际应用可行性验证，Na@TB-Br-COF||NVP/C全电池同样具有优越的倍率和循环性能。 通过非对称电池沉积后的扫描电镜图像，展示了不同保护层在沉积过程中的形态和结构演变。当沉积Na金属时，TP-COF电极呈现不均匀的钠沉积。相比之下，金属Na始终沿TB-Br-COF电极的球形表面均匀沉积，最终电极表面被致密光滑的Na均匀覆盖。同时，光学显微镜也观察到TB-Br-COF电极在电镀过程中呈现出均匀的Na沉积模式，有效地阻止了Na枝晶的生长，表明TB-Br-COF可以稳定电极/电解质界面。 该工作结合深入的理论研究和先进的原位表征手段，证实了COFs骨架作为ASEI在为Na+迁移提供快速通道以及引导Na+跨界面传输方面发挥的关键作用。这项工作为设计能够有效延长钠金属电池寿命和稳定性的基于COFs的ASEIs提供了独特见解。 论文信息 Intramolecular Dual Donor-Acceptor Featured Covalent Organic Frameworks Enabled by Gating Effects for Ultra-Stable Na-Metal Batteries Haichao Wang, Xiao-Meng Lu, Yiwen Sun, Yi Xu, Weiwei Sun, Liping Lv, Shuangqiang Chen, Yong Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202508503
