AFM：不会溶解的新型有机钾离子电池正极材料

newbee

2020-02-28

具有氧化还原活性的有机物是天然的电极材料，因其可以存储大半径的钾（K）离子，所以可用作有机钾离子电池（OPIB）的高性能正极。当前，开发出高效的有机电极仍然是钾离子电池（PIB）商业化的重点，然而，在PIB中现有的有机电极存在两个明显的局限性：1）大多数小分子有机电极在液体电解质中面临着严重的溶解问题（循环稳定性差）；2）有机电极较低的电导率（倍率性能差）。为了应对这一挑战，电子科技大学樊聪等人设计了一种OPIB用小分子有机化合物PTCDI-DAQ，其综合性能可以击败目前所有已报道的钾离子电池正极材料。

本文要点：

1） 制备了一种新型有机正极材料（PTCDI-DAQ），在使用1 M KPF₆的DME电解液的半电池中，PTCDI-DAQ提供了216 mAh g^-1的高可逆比容量，并20 A g^-1（100 C）的超高电流密度下容量仍然保持为133 mAh g^-1。

2） 使用还原的对苯二甲酸钾（K₄TP）作为有机负极，构筑的全电池在0.2–3.2 V工作电压下可实现295 Wh kg^-1（213 mAh g^-1×1.38 V）的高能量密度和13800 W Kg^-1（94 mAh g^-1×1.38 V@10 A g^-1）的功率密度。

3） K₄TP||PTCDI-DAQ OPIB电池具有超长的循环寿命，在10000次循环后正极的稳定放电容量为62 mAh g^-1，3万次循环后稳定放电容量为40 mAh g-1（3 A g^-1）。

Yang Hu, et al. Novel Insoluble Organic Cathodes for Advanced Organic K‐Ion Batteries, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.202000675 https://doi.org/10.1002/adfm.202000675