具有氧化还原特性的有机正极材料由于其较高的理论质量容量、分子多样性和可持续性，在可充电碱离子电池中受到越来越多的关注。然而，其仍然受到比容量和能量密度的限制。目前人们迫切需要发现新的具有多电子氧化还原活性的有机正极材料，可以显著提高其容量和能量密度。

近日，加拿大康考迪亚大学叶志斌教授报道了将一组有机硝基芳香化合物（对-、邻-、间-二硝基苯（DNB））作为碱性可充电离子电池的新型高性能正极材料。

文章要点

1）研究人员首次发现DNB中的硝基在2 V以上的电压下可以发生电化学可逆的两步两相反应，从而获得了638 mAh g^-1的高理论容量。通过系统地研究其反应机理，研究人员验证了其氧化还原的可逆性。

2）研究人员将性能最佳的p-DNB约束在微孔碳纳米球中，结果显示，锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池在50 mA g^-1下的可逆容量分别达到了620 、573和536 mAh g^-1。

该研究工作展示了具有独特氧化还原可逆性的硝基，为开发用于新一代碱离子电池的新型高性能硝基芳烃有机正极材料开辟了新的方向。

参考文献：

Xudong Liu, Zhibin Ye, Nitroaromatics as High-Energy Organic Cathode Materials for Rechargeable Alkali-Ion (Li⁺, Na⁺, and K⁺) Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202003281

https://doi.org/10.1002/aenm.202003281