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侴術雷/李麗/王佳兆Small Methods：首次循環具有雙向性的有機鈉離子電池正極！

有機材料在鈉離子電池（SIBs）中引起了廣泛的關注，因為它們具有對環境無害和高可設計性等優點。有機材料的容量和循環壽命是大多數研究中最重要的參數，這些研究在材料層面上為獲得令人印象深刻的電化學性能付出了很多努力，而這些材料與無鈉負極直接匹配的脫鈉能力被忽略了。

溫州大學侴術雷、上海大學李麗、澳大利亞臥龍崗大學王佳兆等首次選擇了含鈉的、空氣穩定的、市售的四羥基-1,4-苯醌二鈉鹽（C₆H₂Na₂O₆）作為SIBs的電極，它在半電池中先進行充電并表現出相當大的初始充電容量，這與其他報道的有機正極材料不同（通常先放電）。

圖1 C₆H₂Na₂O₆的表征

研究發現，與C₆H₂Na₂O₆中酚醛酸酯基團相連的原始鈉離子是可分離的，在充電時可以移動到負極。此外，受益于C₆H₂Na₂O₆中的羰基，先放電時也能達到初始放電容量，而且無論先充電還是先放電，電化學性能都沒有差別。研究顯示，與其他報道的用于SIB的有機鈉鹽相比，C₆H₂Na₂O₆取得了令人滿意的電化學性能（600次循環后容量保持率為74%，與0.05A g^-1下的容量相比，5 A g^-1的容量保持率為63%）。

圖2 C₆H₂Na₂O₆先放電與先充電的性能比較

此外，與具有商業應用潛力的層狀過渡金屬氧化物(LTO)、普魯士藍類似物(PBA)和聚陰離子一樣，C₆H₂Na₂O₆可以將其鈉離子輸送到無鈉負極，并且由C₆H₂Na₂O₆和硬碳（HC）組裝的全電池無需任何預處理。

進一步，作者也通過原位和非原位測試研究了其充電和放電過程中獨特的氧化還原機制和結構變化，以更好地理解這種材料，并為設計更合適的有機正極提供更好的指導，使其能夠與無鈉負極相匹配。

圖3 充放電過程中的原位拉曼研究

Organic Small Molecules with Electrochemical-Active Phenolic Enolate Groups for Ready-to-Charge Organic Sodium-Ion Batteries. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200455

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