唐武/樊聪/高剑EnSM: 使用小分子有机正极的超稳定、超长寿命和超高倍率的钠离子电池

目前，钠离子电池 (SIBs) 的正极材料研究主要集中在无机正极。除了普鲁士蓝类似物以外，还包括层状和聚阴离子结构的氧化物正极，此外还有低成本、环境可持续性和可回收性的有机氧化还原活性化合物。但有机正极材料缺点明显，除了溶解问题严重，有机分子之间的范德华力较弱，液体电解质中可能的溶剂共嵌入的影响也会降低有机电极的真实性能。

在此，电子科技大学唐武、樊聪、高剑等人正式提出了有机电极“单分子储能”的科学概念，发现一种小分子有机正极（PTCDI-DAQ）可以在SIB中提供前所未有的结果，通过精心选择高浓度电解质，可以提供更多的游离钠离子并降低溶剂共嵌入效应。

图1. 该有机正极材料的电化学性能（半电池）

PTCDI-DAQ在半电池的长寿命测试（至少10个月）中可以提供超过153 mAh g^-1的超稳定容量。在全电池中可以提供206 mAh g^-1的正极峰值放电容量，平均电压为1.2 V，运行超过4个月没有容量衰减。同时，该正极创造了在20 A g^-1（100 C）下保持70%的容量保持率（142 mAh g^-1）的世界纪录。据作者所知，PTCDI-DAQ可以代表目前世界上最好的SIB有机正极，基于该正极的全电池综合性能可以与迄今为止报道的最好的SIB竞争。

图2. PTCDI-DAQ || Na₃Bi全电池的电化学性能

Ultra-Stable, Ultra-Long-Lifespan and Ultra-High-Rate Na-ion Batteries Using Small-Molecule Organic Cathodes, Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.008

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