全有機鋰離子電池(AOLB)是一種新型儲能裝置,具有可持續性、通用性和潛在的低成本。目前AOLBs的發展仍然很大程度上受到含鋰有機正極的限制,它應該是空氣穩定和高性能的。蘇州科技大學郭春顯、鄧雯雯等報道了一種用于AOLB的新型空氣穩定含鋰有機正極材料-四氰基醌二甲基鋰(LiTCNQ)。圖1 理論計算作者首先通過理論計算分析了LiTCNQ的空氣穩定性,結果顯示,LiTCNQ的前線分子軌道與O2分子不匹配,能量差大于6 eV,因此具有出色的空氣穩定性。然后制備了基于LiTCNQ的金屬鋰半電池,并探索了其氧化還原電位和循環性能,研究顯示,基于LiTCNQ的半電池具有出色的性能,平均氧化還原電位為3.2 V vs. Li+/Li,在20 mA g-1的電流密度下容量為127 mAh g-1,經過100次循環后容量保持率為85%,優于大多數基于小分子的有機正極材料。圖2 半電池性能此外作者通過非原位IR、電子自旋共振(ESR)和原位XRD證明了TCNQ的C≡N基團LiTCN的-C=基團之間的高可逆轉變。另外,陽離子型搖椅式全電池 Li2TPh||LiTCNQ 在20 mA g-1的電流密度下可提供150 mAh g-1的高容量,能量密度高達270 Wh kg-1(基于活性材料的重量), 50次循環后容量保持率為70%。LiTCNQ的空氣穩定性以及易于制造性和高性能使其成為AOLB有前景的有機正極材料。圖3 全電池性能A Li-contained Air-Stable Cathode for High-Performance All-Organic Lithium-ion Batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.01.039