碱金属（Li、Na、K）离子电池是便携式大规模固定储能的重要组成部分。近年来，用于碱金属离子电池的有机负极因其化学成分的多样性和潜在的高容量而受到越来越多的关注。

近日，阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef报道了环化聚丙烯腈（cPAN）可以作为碱金属离子电池的优异负极。

文章要点

1) 差示扫描量热仪（DSC）显示，在280 ℃放热缩合环化反应后，线形PAN转变为梯形cPAN。HRTEM图像显示cPAN为无定形结构，由于梯形结构中的π-π堆积，具有一些平行区。此外，富含缺陷的结构表明梯形结构之间的交联度很低。

2）活化循环后，cPAN作为锂离子电池的负极，在50 mA g^-1的电流密度下具有高达1238 mAh g^-1的可逆容量。电化学实验和第一性原理计算结果显示，证明梯状cPAN中的六方碳环、哌啶环和吡啶氮是锂离子储存的主要活性中心。

3）cPAN在0.1~0.01 V vs. Li/Li⁺范围内表现出独特的电位依赖性固体电解质界面形成。此外，cPAN在SIBs和PIBs中同样表现出良好的负极性能。

cPAN负极的发现为未来碱金属离子电池有机负极的发展铺平了道路。

Wenli Zhang, et al, Cyclized polyacrylonitrile anode for alkali metal ion batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202011484

https://doi.org/10.1002/anie.202011484