双极性电活性有机分子作为可充电电池电极材料因其灵活性、可控性和环境友好性而受到人们越来越多的关注。目前其在对称水质子电池(APBs)中的应用还处于起步阶段。
近日,南开大学陶占良教授报道了将聚氨基蒽醌(PNAQ)作为对称APBs的双极性活性物质。
文章要点
1)研究发现,PNAQ中的蒽醌基团是吸附/脱除H+的阳极,氨基附近的苯环是吸附/脱附HSO4-的阴极。
2)所制备的双极性聚合物不仅有效地阻止了蒽醌部分的溶解,而且明显提高了整个分子的电子导电性。因此,以4 M H2SO4为电解液制备的对称APBs具有优异的倍率容量(100 C下77 mA h g-1)和500次循环稳定性(50 C下放电容量高达71.8 mA h g-1)。
3)研究人员通过密度泛函理论(DFT)计算和综合技术揭示了PNAQ中不同载流子离子的反应位点。此外,对称APB还表现出令人印象深刻的低温性能(在−70 °C时保持了60.4 mA h g-1的高放电容量)。
这项工作为设计用于对称电池的双极性有机分子提供了新的思路。
参考文献
Tianjiang Sun, et al, Bipolar Organic Polymer for High Performance Symmetric Aqueous Proton Battery, Small Methods 2021
DOI: 10.1002/smtd.202100367
https://doi.org/10.1002/smtd.202100367