分子间稳定使离子电池的长寿命,耐低温的氨基基阳极成为可能
Yuanyuan Quan1, Wenwen Deng1,2,3, Qingqing Ma2
1School of Material Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215000, China.
一种新型的二甲基阳极 (DABT) 通过抑制溶解和提高耐用性来提高离子电池的性能. 这种分子工程策略为实际的离子电池应用提供了一个有前途的途径.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 有机化学 有机化学
背景情况:
- 有机电极材料 (OEM) 对离子电池 (SIB) 具有吸引力,但面临着溶解和周期寿命低的挑战.
- 开发稳定和高性能有机阳极对于推进SIB技术至关重要.
研究的目的:
- 为SIBs设计和合成一种基于bis-anthraquinone的新型有机阳极材料 (DABT).
- 调查调控阳极性能的分子结构-属性关系,重点关注溶解抑制和电化学稳定性.
- 为了评估DABT作为半细胞和全细胞配置中的阳极的性能,使用相关的正极材料.
主要方法:
- 二甲基衍生物DABT的合成和表征.
- 作为离子半电池中阳极的DABT的电化学测试,包括循环稳定性和速率能力评估.
- 现场表征技术,以阐明电荷储存机制和循环过程中的结构演变.
- 使用DABT和-酸阴极 (Na3V2(PO4)3) 组装和测试一个全细胞.
主要成果:
- 由于氨基群介导的结合,DABT具有较低的氧化还原潜力和增强的稳定性,有效抑制溶解.
- 阳极提供高容量~245mAhg-1在~1.54V,具有优异的初始库伦比克效率 (98%) 和长期循环稳定性 (在2C下2500个循环后保持79%).
- 现场研究证实了可逆的C=O C-O转换机制,涉及四个碳基位的Na+协调.
- DABT//Na3V2(PO4) 3全电池在0.5°C时表现出160mAhg-1的容量,在5°C时经过500个循环后保持超过60%的容量,并且显示出强大的低温性能 (在-20°C时保持84%的容量).
结论:
- 双 antraquinone 阳极 DABT 提供了一个可行的分子工程策略,用于开发高性能,耐用的有机阳极用于离子电池.
- 该研究强调了合理分子设计的重要性,包括功能组修改和分子间相互作用,以克服OEM的局限性.
- 已证明的DABT的稳定性,高容量和优异的低温性能为其在下一代储能系统中的实际应用铺平了道路.
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