ACS Nano综述:有机锂离子电池中可调谐有机分子的进展与展望
Nanoyu Nanoyu 2021-01-01


与无机电极相比,有机材料具有轻元素、分子级结构设计、快速的电子/离子转移、良好的环境影响和柔性等优点,被认为是很有前途的锂离子电池电极材料。聚合反应、给/吸电子基团、多官能团以及导电添加剂不仅合理地调节了有机电极的比容量,而且调节了其工作电位,引起了人们的广泛关注。此外,有机锂(OLIBs)也面临着容量损失、副反应、电极溶解、电子导电率低和循环寿命短等问题。在过去的几十年里,人们进行了大量研究应对这些挑战,并取得了许多重要成果。

有鉴于此,中科大余彦教授,上海大学Shuangqiang Chen综述了OLIBs的组成以及具有各种不同官能团和分子结构的有机电极。

文章要点

1根据氧化还原反应机理的不同,有机电极分为三类:n型、p型和双极型。根据官能团的不同,有机材料也可分为导电聚合物、有机硫、有机自由基、羰基化合物和其他化合物五大类。作者详细总结了每一类有机材料,并概述了它们的典型电化学行为。

2为了更好地阐明它们的电化学行为,列出了循环中的氧化还原反应机理,并对适用于正极的有机物进行了详细的总结,如导电聚合物、有机自由基、有机硫化合物、羰基化合物和其他有机化合物。此外,根据其具有吸引人的电化学性能的氧化还原基团对负极材料进行了分类,包括有机自由基、羰基化合物和其他有机化合物。

3作者总结了引入官能团、共轭结构、导电杂化结构、与碳结合、电解修饰、材料剥离、聚合以及纳米处理等有效策略,论证了分子结构工程、输出电压调节、容量和循环稳定性改善的可行性性,为优化高能量密度、快速动力学、高库仑效率和长循环寿命的有机电极提供了指导。因此,通过改善有机材料的缺陷和电极优化,将最终促进OLIBs的实际应用,并将以低成本、环境友好、机械灵活和安全的特点满足不同的能源需求。

 

参考文献

Danying Xu, et al, The Progress and Prospect of Tunable Organic Molecules for Organic Lithium-Ion Batteries, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c05896

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c05896


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