有机电极材料具有低毒、可持续、化学/结构可调、能量密度高等优点。然而，要实现与无机化合物竞争，其氧化还原电位、容量、循环稳定性和电子传导性等关键方面还需要改进。
近日，台湾成功大学Watchareeya Kaveevivitchai，美国橡树岭国家实验室Ilja Popovs报道了一种小分子有机电子受体分子—hexaazatrianthranylene（HATA）嵌入醌（HATAQ）分子设计的综合策略。
文章要点
1）通过在缺电子的六氮杂三苯衍生物核心中引入共轭醌部分，具有高度扩展的π-共轭的HATAQ可以产生超高容量的锂存储，在200 mA g−1（0.4 C）下提供426 mAh g−1的容量。在10 A g−1（19 C）的极高倍率下，1000次循环后的可逆容量为209 mAh g−1，保持率接近85%。其容量和倍率性能在迄今为止所报道的有机小分子正极中都是最佳的。
2）研究发现，刚性的、相对平坦的和三角形的几何构型与HATAQ结构中存在的强氢受体氧原子相修饰，与极化的C-H键一起导致了多个非常规的C-H···O相互作用，从而稳定了固态超分子超结构。此外，实验表征技术结合密度泛函理论（DFT）的研究结果揭示了HATAQ在锂化过程中氧化还原行为的机理，证实了多电子反应的高度可逆性。
这种设计策略在开发具有极高能量密度、倍率性能和循环稳定性的有机电极材料方面极具前途。
参考文献
Meng-Siou Wu, et al, Supramolecular Self-Assembled Multi-Electron-Acceptor Organic Molecule as High-Performance Cathode Material for Li-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202100330
https://doi.org/10.1002/aenm.202100330.
