具有四电子转移的Pyrene-4,5,9,10-tetraone衍生物的高能量密度水性有机流电池
Guangxu Ge1,2, Chenkai Mu1,2, Yonggang Wang3
1Division of Energy Storage, Dalian National Laboratory for Clean Energy, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, Liaoning, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 31, 2025
概括
一种新的不对称的pyrene-4,5,9,10-tetraone-1-sulfonate (PTO-PTS) 单体增加了水性有机流电池 (AOFB) 的能量密度. 这种分子即使在高温下也具有很高的容量和稳定性,
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 能量储存
背景情况:
- 多电子转移分子是高性能有机流水电池 (AOFB) 的关键.
- 由于扩展结合系统的极性降低,其有限的溶解度会阻碍性能.
- 开发具有高氧化还原活性的稳定,可溶性分子至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成一个不对称的pyrene-4,5,9,10-tetraone-1-sulfonate (PTO-PTS) 单体.
- 在AOFB中评估PTO-PTS的电化学性能和稳定性.
- 展示PTO-PTS在可扩展的储能应用中的潜力.
主要方法:
- 不对称的PTO-PTS单体的合成.
- 电化学表征,包括循环电压测量和静电循环.
- 对称和完整的AOFB电池的组装和测试
- 在环境和高温 (60°C) 上进行长期循环稳定性测试.
主要成果:
- PTO-PTS单体具有可逆的四电子储存和高理论电子度 (4.0 M).
- 使用PTO-PTS的AOFB实现了高能量密度 (59.6Wh L-1) 和出色的容量保留 (在5200个循环中几乎100%).
- 热稳定的PTO-PTS结构使其能够在60°C下稳定循环超过一千个循环.
结论:
- 不对称的PTO-PTS单体克服了可溶性限制,同时实现了多电子转移.
- 在AOFB中,PTO-PTS具有卓越的电化学性能和热稳定性.
- 这种分子对具有成本效益和耐用性的大规模储能系统具有显著的前景.
