乔世璋JACS：稳定多相转换实现超低温有机钠电池

有机电池具有天然丰富、低成本的电极材料，与灵活的分子结构和表面控制反应相关的快速动力学等优势。然而，由于电极的动力学性能较差，在超低温条件下运行充电电池是一个重大的实际问题。

在此，阿德莱德大学乔世璋团队首次报道了稳定的多相转换，以实现超低温有机钠电池的快速动力学和长期耐久性。具体而言，作者将玫瑰红酸钠有机电极与单层氧化石墨烯结合在一起，避免了有机自由基中间体的消耗，结果表明设计的有机电极具有优异的电化学性能，在-50 ℃时的容量高达130 mAh g^-1。

结果显示，与普鲁士蓝类似物相结合的全电池在-40 ℃条件下具有大于 7000 次循环的优异稳定性，同时在300 mA g^-1的高电流密度下保持101 mAh g^-1的放电容量。这是非水系电池中超低温性能最好的电池之一，特别是该种软包电池在零下 50 ℃ 的条件下仍能持续供电。

图1. 超低温钠储存特性

总之，该工作将纳米级玫瑰红酸钠作为有机电极，其在-50 ℃的超低温条件下表现出惊人的钠储存性能。独特的多相固-液-固转换反应实现了快速动力学。通过利用与GO的π电子相互作用，nDSR电极内自由基中间体的氧化还原反应活性和稳定性得到了调节。Na||nDSR*π 半电池在-50 ℃时显示出130 mAh g^-1的高容量。

重要的是，nDSR*π||PBA 全电池表现出超长的循环稳定性，在-40 ℃条件下，经过7000次循环，仍能保持101 mAh g^-1的稳定容量输出。据报道，这是钠离子电池中超低温性能最好的一种。

图2. 在-50 ℃下的全电池软包性能

Establishing Exceptional Durability in Ultralow-Temperature Organic-Sodium Batteries via Stabilized Multiphase Conversions, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c11931

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