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湘潭大學(xué)高平EnSM: 一種面向雙離子存儲(chǔ)的通用雙極有機(jī)分子正極

有機(jī)分子由于其可調(diào)節(jié)的理論容量和環(huán)境友好性，是用于綠色和可持續(xù)可充電電化學(xué)儲(chǔ)能的有前途的電極材料。然而，有機(jī)電極材料在電解液中的高溶解度和固有的低電子電導(dǎo)率阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。

在此，湘潭大學(xué)高平教授等人報(bào)道了將一系列雙極乙炔基卟啉配合物（MTEPP, M=Cu, Zn, Mg, 2H）作為高穩(wěn)定性的新型雙離子存儲(chǔ)通用正極材料。

受益于其雙極性能力，陽(yáng)離子（Li⁺, Na⁺, K⁺）和陰離子（PF₆^–和TFSI^–）均可用作電荷載流子以提供快速動(dòng)力學(xué)和出色的電荷存儲(chǔ)能力。

圖1. M-TEPP的分子結(jié)構(gòu)及充電過程示意圖

基于卟啉電極的高度共軛結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)的穩(wěn)定性，當(dāng)CuTEPP用作有機(jī)鋰電池（OLIBs）的正極時(shí)，獲得219 mAh g^-1的高可逆容量。ZnTEPP正極在1.0 A g^-1時(shí)1000次循環(huán)后的容量保持率為83.6%，可逆容量為128 mAh g^-1。

在鈉基和鉀基電池中也觀察到了良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高度可逆的能力。通過不同的光譜和顯微技術(shù)以及DFT模擬研究表明，電荷存儲(chǔ)主要受贗電容貢獻(xiàn)控制，從而實(shí)現(xiàn)超快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。這項(xiàng)研究為開發(fā)用于電化學(xué)儲(chǔ)能的超穩(wěn)定和通用有機(jī)正極提供了一種新方法。

圖2. M-TEPP正極材料的電化學(xué)性能

A Bipolar Organic Molecule Toward a Universal Pseudocapacitive Cathode for Stable Dual Ion Charge Storage, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.003

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