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有機電極材料以其高容量、豐富的資源和結構可設計性在鋰離子電池（LIBs）中顯示出應用潛力。然而，報道最多的有機正極處于氧化態（即非鋰化化合物），因此需要與富鋰負極耦合。相比之下，鋰化有機正極材料可充當鋰儲層并與石墨等無鋰負極相匹配，在實際的全電池應用中顯示出巨大的前景。

在此，南開大學陳軍院士等人對用于LIB的鋰化有機正極材料進行了批判性分析，綜述了鋰化有機正極材料的合成、穩定性和電池應用。

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

其次，作者概述了該材料的化學穩定性（尤其是空氣中對O₂和H₂O的穩定性），其相關的影響因素對LIBs的生產具有決定性作用。然后，作者總結了半電池中提高鋰化有機正極材料電化學性能的策略，還從實際應用前景角度全面分析了其在全電池中的應用。最后，作者針對商業應用提出了高性能鋰化有機正極材料的未來發展方向。

圖1. 半電池中提高鋰化有機正極循環穩定性和倍率性能的策略

考慮到鋰化有機正極材料的研究現狀和挑戰，未來的研究建議如下：

i）首先，優化電解液和隔膜對于提高能量密度接近LiFePO₄的鋰化有機正極材料的循環穩定性和倍率性能具有重要意義；

ii）其次，迫切需要開發具有高容量和強空氣穩定性潛力的新型氧化還原化學物質。目前報道的鋰化有機正極材料很難與商業正極材料競爭，尤其是富鎳氧化物；

iii）第三，需要構建從目前的小尺寸到Ah級等大尺寸的全電池，以更準確地評估鋰化有機正極材料在實用LIBs中的前景；

iv）最后，最近的工作已將鋰化有機電池化學擴展到鈉化和鉀化對應物，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性能。因此，鈉化和鉀化有機正極材料也可能在這些領域具有競爭力，值得未來進一步研究。

圖2. 基于鋰化有機正極材料的高性能全電池構建

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正極材料

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