生物衍生分子因其丰富的自然资源、高容量和可持续发展而被认为是用于有机钾离子电池（OPIBs）的可行负极材料。然而，高溶解度和固有的非导电性会导致其严重的容量衰减和大电压滞后。

近日，北京理工大学陈人杰教授，Li Li通过一种简单且容易扩展的溶解−再沉淀法设计出Juglone@MWCNT(多壁碳纳米管)（J@CNT）（CNT=碳纳米管），并通过非共价相互作用形成交联结构。

文章要点

1）通过进一步使用海藻酸钠作为关键粘结剂，氢键和π−π堆积的协同作用使复合电极具有可操作的弱分子间相互作用，从而大大限制了胡桃酮在长时间循环中的溶解。

2）J@CNT-SA电极在电流密度为0.05 A g⁻¹时的可逆容量为241 mAh g⁻¹，300次循环后的容量保持率为92%，并且具有优异的倍率性能和超过6个月的长循环寿命（5000次循环后0.5 A g⁻¹下，容量达到97mAh g⁻¹）。

3）研究人员利用拉曼光谱、X射线光电子能谱、非原位傅里叶变换红外光谱和密度泛函理论证实了氢键和π−π堆积在J@CNT-SA电极上的协同效应。此外，原位FTIR还研究了钾化/脱钾机理。

这种激发弱分子间相互作用的策略为增强有机小分子的性能提供了一条可行的途径。

参考文献

Zexi Qu, et al, Ultrastable Bioderived Organic Anode Induced by Synergistic Coupling of Binder/Carbon-Network for Advanced Potassium-Ion Storage, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00847

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00847