吲哚茶酮(IDT)是一种储量丰富、价格低廉的工业染料，它含有两个通过两个亚氨基(NH)偶联的蒽醌活性单元。IDTs中的分子间和分子内氢键可以通过促进分子间的相互作用来抑制其在电解液中的溶解，并改善其作为锂离子电池正极的循环性能。然而，分子内的氢键导致了IDT活性单元的不充分利用。

近日，天津大学Chunsheng Shi开发了IDT分子作为正极材料，并结合硝酸根离子进行活化，从而获得高性能锂离子电池。

文章要点

1）研究发现，π-π堆积的异烟肼分子中存在分子间氢键，以抑制其在电解液中的溶解。芳香族结构中的N原子有望提高AQ的LUMO绝对值。此外，充电过程中硝酸根离子的活化通过氧化IDT分子中的亚氨基(N-H)消除了分子内氢键对C=O基团(亲核中心)的不利影响。这导致了更多可用的亲核中心和更高的LUMO绝对值。此外，电化学反应机理由扩散控制转变为电容控制。理论模拟和非原位电化学测量揭示了活化和储存机制。

2）结果表明，所设计的硝酸根离子活化的IDT正极具有较高的电压平台(2.5 V)，0.1 C下的首次放电容量为226 mAh g^-1，接近其理论容量，并且具有良好的长寿命循环稳定性（2 C循环1000次后为125 mAh g^-1）。这种独特的分子结构工程为设计用于碱金属离子电池的高性能有机分子正极提供了指导。

参考文献

Haichang Zhang , Rui Zhang , Fei Ding , Chunsheng Shi , Naiqin Zhao , Hydrogen bonding regulation enables indanthrone as a stable and high-rate cathode for lithium-ion batteries, Energy Storage Materials (2022)

DOI：10.1016/j.ensm.2022.06.042

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.042