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盡管在設(shè)計(jì)基于仿生有機(jī)化合物的材料及其潛在的結(jié)構(gòu)多樣性方面具有創(chuàng)造力，但將此類材料引入儲(chǔ)能正極卻很少引起關(guān)注，這主要是由于其固有的弱氧化還原活性。

韓國(guó)建國(guó)大學(xué)AFM: 揭示仿生有機(jī)正極材料的三階段放電行為

在此，韓國(guó)建國(guó)大學(xué)Ki Chul Kim等人設(shè)計(jì)了大量 DNA/RNA啟發(fā)的衍生物（腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶），并評(píng)估了它們?cè)阡囯x子電池中的高電位正極的適用性。

在充電時(shí)，通過摻入硼摻雜劑顯著提高了仿生有機(jī)正極材料的開路絕熱氧化還原電位（腺嘌呤和鳥嘌呤分別為3.1和4.0V vs Li/Li⁺），充電和重組能共同導(dǎo)致放電過程中鋰誘導(dǎo)的還原能力減弱。

圖1. DNA和RNA中核堿基的硼取代衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

此外，作者發(fā)現(xiàn)由于溶劑化能的突然增加，化合物在放電過程結(jié)束時(shí)變得正極失活，因此，這些化合物表現(xiàn)出“三級(jí)放電行為”。一些仿生有機(jī)正極材料通過三個(gè)核心因素（即充電、重組和溶劑化能）的協(xié)同貢獻(xiàn)表現(xiàn)出令人印象深刻的理論性能參數(shù)。

特別是，具有五個(gè)硼摻雜劑的鳥嘌呤衍生物表現(xiàn)出1190 mAh g^-1的充電容量和1586 mWh g^-1的能量密度。這些發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)具有卓越性能的具有成本效益的高電位正極材料的未來突破提供了重要見解。

圖2. 仿生有機(jī)正極的理論性能參數(shù)

Unraveling Three-Stage Discharging Behaviors of Bio-Inspired Organic Cathode Materials, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105285

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