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?馮新亮/于明浩/董人豪Nature子刊：用于耐用陰離子插層電池化學的超薄正電電極皮

石墨的陰離子插層化學有可能構(gòu)建出有希望實現(xiàn)能源和動力突破的電池。

在此，德累斯頓工業(yè)大學馮新亮、于明浩&山東大學董人豪等人使用超薄、帶正電的二維聚（吡啶鹽）膜（C2DP）作為石墨電極的表皮，以克服關(guān)鍵的耐久性問題。

大面積的C2DP實現(xiàn)了石墨電極上的保形涂層，極大地減輕了電解質(zhì)的影響。同時，具有超薄厚度和陽離子骨架的致密面朝上的單晶使C2DP具有高陰離子傳輸能力和選擇性。

圖1. 速率能力和PF6-擴散性

研究表明，C2DP的離子調(diào)節(jié)能力帶來了三個方面的好處。首先，C2DP帶正電的骨架使陰離子能快速通過電極-電解質(zhì)界面（PF6-擴散率：~10^-7 cm₂ s^-1），從而使C2DP-G電極具有不下降的容量和陰離子插層動力學；其次，絕緣的C2DP物理上隔離了到達電極的電解質(zhì)（特別是溶劑分子），這有效地緩解了電解質(zhì)的分解，提高了陰離子插層石墨化學的庫倫效率；最后，C2DP的高陰離子傳輸選擇性抑制了溶劑在石墨晶格中的共滲，保護了石墨電極免受與石墨結(jié)構(gòu)塌陷有關(guān)的快速容量下降的影響。

構(gòu)建的C2DP-G電極對于不同的陰離子插層化學成分（如PF6-、FSI-和TFSI-）表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性，在1000次循環(huán)中穩(wěn)定運行，容量保持率大于85%，庫侖效率大于99%。因此，所展示的人工電極皮膚有可能擴展到其他依靠陰離子化學的新興有機/無機化合物上，從而進一步推動電池設(shè)備的前沿發(fā)展。

圖2. 對其他陰離子插層化學的評價

Ultrathin positively charged electrode skin for durable anion-intercalation battery chemistries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-36384-5

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