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有機(jī)電極材料以其高容量、豐富的資源和結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性在鋰離子電池（LIBs）中顯示出應(yīng)用潛力。然而，報(bào)道最多的有機(jī)正極處于氧化態(tài)（即非鋰化化合物），因此需要與富鋰負(fù)極耦合。相比之下，鋰化有機(jī)正極材料可充當(dāng)鋰儲(chǔ)層并與石墨等無鋰負(fù)極相匹配，在實(shí)際的全電池應(yīng)用中顯示出巨大的前景。

在此，南開大學(xué)陳軍院士等人對(duì)用于LIB的鋰化有機(jī)正極材料進(jìn)行了批判性分析，綜述了鋰化有機(jī)正極材料的合成、穩(wěn)定性和電池應(yīng)用。

首先，作者討論了合成鋰化有機(jī)正極材料的方法及難點(diǎn)，目前常用合成方法包括化學(xué)中和、化學(xué)還原或電化學(xué)還原。從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，化學(xué)方法將比電化學(xué)方法更有希望用于合成鋰化有機(jī)正極材料。

其次，作者概述了該材料的化學(xué)穩(wěn)定性（尤其是空氣中對(duì)O₂和H₂O的穩(wěn)定性），其相關(guān)的影響因素對(duì)LIBs的生產(chǎn)具有決定性作用。然后，作者總結(jié)了半電池中提高鋰化有機(jī)正極材料電化學(xué)性能的策略，還從實(shí)際應(yīng)用前景角度全面分析了其在全電池中的應(yīng)用。最后，作者針對(duì)商業(yè)應(yīng)用提出了高性能鋰化有機(jī)正極材料的未來發(fā)展方向。

圖1. 半電池中提高鋰化有機(jī)正極循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的策略

考慮到鋰化有機(jī)正極材料的研究現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，未來的研究建議如下：

i）首先，優(yōu)化電解液和隔膜對(duì)于提高能量密度接近LiFePO₄的鋰化有機(jī)正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能具有重要意義；

ii）其次，迫切需要開發(fā)具有高容量和強(qiáng)空氣穩(wěn)定性潛力的新型氧化還原化學(xué)物質(zhì)。目前報(bào)道的鋰化有機(jī)正極材料很難與商業(yè)正極材料競爭，尤其是富鎳氧化物；

iii）第三，需要構(gòu)建從目前的小尺寸到Ah級(jí)等大尺寸的全電池，以更準(zhǔn)確地評(píng)估鋰化有機(jī)正極材料在實(shí)用LIBs中的前景；

iv）最后，最近的工作已將鋰化有機(jī)電池化學(xué)擴(kuò)展到鈉化和鉀化對(duì)應(yīng)物，其中鈉離子和鉀離子半電池或全電池也顯示出良好的電化學(xué)性能。因此，鈉化和鉀化有機(jī)正極材料也可能在這些領(lǐng)域具有競爭力，值得未來進(jìn)一步研究。

圖2. 基于鋰化有機(jī)正極材料的高性能全電池構(gòu)建

Emerging Lithiated Organic Cathode Materials for Lithium-Ion Full Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202216047

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陳軍院士Angew.綜述：用于鋰離子全電池的新興鋰化有機(jī)正極材料

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