陈卫华/郑金云Nano Research: 新型共轭聚二亚酰亚胺钠正极的绿色合成

有机羰基化合物的共轭聚合物因其具有可再生、结构可变性以及在电解质中不溶解等优势，有希望成为储能器件中的电极材料。但是，其溶液合成方法繁琐，分离纯化复杂，需要引入官能团和使用昂贵的催化剂。

在此，郑州大学陈卫华教授、郑金云教授等人通过绿色简便的机械球磨策略成功制备了一种具有优异热稳定性和较低溶解度的新型共轭聚（3,4,9,10苝四甲酰二亚胺）（PPI）。将其用作钠离子电池正极材料时，PPI表现出强的电化学动力学、较好的倍率性能以及更高的放电容量。

图1. PPI和PTCDI电池的电化学性能

具体而言，该工作通过绿色、简便的固相氧化偶联方法设计并制备了一种具有π-π堆积结构的羰基化合物PPI的新型共轭聚合物。与单体PTCDI相比，所制备的PPI正极材料的不溶性和热稳定性得到有效提高。此外，PPI电极表现出优异的倍率性能和极其稳定的长循环性能，在0.2 C下具有超过450次循环的高容量。EIS和GITT测量表明，PPI电极具有优异的动力学性能，具有较小的电荷转移阻力和较大的扩散系数。

理论计算和电化学表征表明，PPI中的部分C=O基团是钠储存的主要氧化还原活性位点并提供可逆容量。此外，还通过原位 XRD、原位拉曼、FT-IR、XPS 和 DFT 建模研究了 PPI 电极的存储钠机制，证明了通过羰基的烯醇化反应实现钠离子的有效嵌入/脱嵌。因此，该研究为合成具有高电导率和低溶解度的共轭聚合物正极材料提供了一种绿色且易于工业化放大的方法。

Green synthesis of novel conjugated poly(perylene diimide) as cathode with stable sodium storage, Nano Research 2023 DOI: 10.1007/s12274-023-5871-z

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