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盡管在設計基于仿生有機化合物的材料及其潛在的結構多樣性方面具有創造力，但將此類材料引入儲能正極卻很少引起關注，這主要是由于其固有的弱氧化還原活性。

在此，韓國建國大學Ki Chul Kim等人設計了大量 DNA/RNA啟發的衍生物（腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶），并評估了它們在鋰離子電池中的高電位正極的適用性。

在充電時，通過摻入硼摻雜劑顯著提高了仿生有機正極材料的開路絕熱氧化還原電位（腺嘌呤和鳥嘌呤分別為3.1和4.0V vs Li/Li⁺），充電和重組能共同導致放電過程中鋰誘導的還原能力減弱。

圖1. DNA和RNA中核堿基的硼取代衍生物的化學結構

此外，作者發現由于溶劑化能的突然增加，化合物在放電過程結束時變得正極失活，因此，這些化合物表現出“三級放電行為”。一些仿生有機正極材料通過三個核心因素（即充電、重組和溶劑化能）的協同貢獻表現出令人印象深刻的理論性能參數。

特別是，具有五個硼摻雜劑的鳥嘌呤衍生物表現出1190 mAh g^-1的充電容量和1586 mWh g^-1的能量密度。這些發現為設計具有卓越性能的具有成本效益的高電位正極材料的未來突破提供了重要見解。

圖2. 仿生有機正極的理論性能參數

Unraveling Three-Stage Discharging Behaviors of Bio-Inspired Organic Cathode Materials, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105285

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韓國建國大學AFM: 揭示仿生有機正極材料的三階段放電行為

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