余桂华Nature Communications：基于偶氮苯有机分子中的可逆氧化还原化学用于高容量和长寿命非水氧化还原液流电池

Nanoyu

2020-07-31

具有氧化还原活性有机分子作为有希望的活性材料已在氧化还原液流电池（RFB）中引起了广泛的研究兴趣，但就可用容量和循环稳定性而言，仍无法将其用于非水体系。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授报道了三种偶氮化合物，分别由位于中心带有偶氮官能团的两个苯环形成π共轭结构的偶氮苯（AB），4-甲氧基偶氮苯（MAB）和4-羟基偶氮苯（HAB）构成活性材料，用于研究有机溶剂中的氧化还原化学和非水RFBs（NARFB）中的电化学性能。

文章要点

1）作为碱性化合物，AB分子主要用作模型材料，以研究在不同支持电解质中的电化学性质，并且在普通有机溶剂中显示出高溶解度（4–5 M），这有利于实现高能量密度。尤其是基于分子间相互作用引起的AB极化可提高其在极性非质子溶剂二甲基甲酰胺（DMF）中的溶解度。

2）由于AB的电化学性质高度依赖于电解质，因此研究人员使用由AB分子，双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI / LT）盐和DMF溶剂组成的最佳电解质设计来评估其电化学性能。

3）结果表明，在电池电压大于2V的情况下，NARFB电池的可逆容量高达46 Ah L^-1。更重要的是，在低浓度（0.1 M）和高浓度（1 M）下均能稳定循环1000h以上，容量衰减率分别为每周期0.007% /每天0.35% 和每周期0.15% /每天0.16%。

考虑到工业上可获得的各种衍生物，AB的高溶解性和优异的电化学稳定性的结合对于设计先进的NARFBs迈出了重要的一步。

Zhang, L., Qian, Y., Feng, R. et al. Reversible redox chemistry in azobenzene-based organic molecules for high-capacity and long-life nonaqueous redox flow batteries. Nat Commun 11, 3843 (2020).

DOI：10.1038/s41467-020-17662-y

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17662-y