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王成亮/馬晶AFM：一種與水溶性粘結(jié)劑兼容的新型高性能有機(jī)負(fù)極

有機(jī)電極材料已經(jīng)引起了鉀離子電池（PIBs）的極大關(guān)注。然而，高性能的負(fù)極材料卻鮮有報(bào)道。

圖1 材料制備及表征

華中科技大學(xué)王成亮、南京大學(xué)馬晶等提出了一種新型的六氮雜苯鉀羧酸鹽（HAT-COOK）作為PIBs的負(fù)極材料。HAT-COOK含有1,4,5,8,9,12-六氮雜三苯(HAT)單元，具有較大的擴(kuò)展共軛結(jié)構(gòu)，有望促進(jìn)電荷傳輸并保持充放電后的穩(wěn)定性。

豐富的C=N/C=O鍵可以保證高理論容量，此外作者還證明HAT-COOK與水溶性粘結(jié)劑的相容性比疏水性的氟化物粘結(jié)劑更好，可以形成均勻的電極膜和穩(wěn)定的SEI，以保持結(jié)構(gòu)的完整性，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)和優(yōu)良的倍率性能。

圖2 采用不同粘結(jié)劑的HAT-COOK的電化學(xué)性能

當(dāng)使用兼容的粘結(jié)劑時(shí)，每個(gè)HAT-COOK分子可以涉及6個(gè)電子轉(zhuǎn)移，這產(chǎn)生了高可逆的放電容量，在50 mA g^-1時(shí)為288 mAh g^-1，優(yōu)良的倍率性能（在5000 mA g^-1時(shí)為105 mAh g^-1），以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性（在500 mA g^-1下循環(huán)500次循環(huán)后為143 mAh g^-1）。

這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了有機(jī)分子的精細(xì)分子設(shè)計(jì)以及粘結(jié)劑的優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能PIB的重要性。

圖3 理論計(jì)算

A Novel Hexaazatriphenylene Carboxylate with Compatible Binder as Anode for High-Performance Organic Potassium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303678

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