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鄭大付永柱Adv. Sci.: 蒽醌偶聯紫精復合物實現鋰有機電池的可逆六電子存儲

具有氧化還原活性離子對的有機化合物作為高性能可充電電池的電極材料，由于具有合成可調性、高理論容量和低溶解度的特性而受到越來越多的關注。

在此，鄭州大學付永柱教授等人報道了一種雙氧化還原離子型乙基紫精二蒽醌-2-磺酸鹽（EV-AQ₂），它由蒽醌-2-磺酸鹽（AQ^–）與乙基紫精（EV²⁺）部分偶聯而成。當其作為有機鋰電池正極材料時，可提供多個可逆活性位點。

將獨特的π框架AQ^–創新性地引入到EV²⁺結構中，可以增強分子之間的相互作用。與 EV-Br₂和Na-AQ材料相比，所獲得的EV-AQ₂材料在1.7~3.0 V之間的2 M LiTFSI/G4系統中表現出令人印象深刻的高循環穩定性和出色的倍率性能。

圖1. EV-AQ₂復合材料的合成路線

EV-AQ₂在0.1 C倍率下表現出199.2 mAh g^-1的高初始容量，這對應于來自一對氧化還原對EV²⁺/EV⁰的兩個電子和來自兩個氧化還原活性AQ^–陰離子的四個電子的轉移，即EV-AQ₂每個化學式單位可以存儲總共六個電子。

值得注意的是，EV-AQ₂還顯示出顯著改善的循環性，在0.5 C下容量保持率為89%，庫侖效率在120次循環中接近100%。此外，作者通過原位FTIR證明了其可逆充電/放電機制。這項研究表明AQ^–進入具有多個氧化還原位點的 EV²⁺支架在開發高能量密度有機可充電電池方面很有前景。

圖2. EV-Br₂、Na-AQ和EV-AQ₂正極材料的電化學性能

Biredox-Ionic Anthraquinone-Coupled Ethylviologen Composite Enables Reversible Multielectron Redox Chemistry for Li-Organic Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103632

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