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ACS Energy Lett.: 陽離子溶劑化對水性多價離子電池聚酰亞胺負極電荷存儲性能的影響

在用于水性單價和多價離子電池的有機電極中，聚酰亞胺（PI）被認為是一種很有前景的候選材料，因為它在不同的電解質溶液中都具有高容量和良好的循環性能。

目前大多數研究都集中在聚酰亞胺負極的能量性能上，但對其電荷存儲機制，特別是此類電極如何受嵌入陽離子的溶劑化性質的影響知之甚少。

以色列巴伊蘭大學Netanel Shpigel等人使用原位電化學石英微量天平（EQCM-D），對多種單價和多價陽離子在潛在應用時嵌入/脫嵌到PI電極的陽離子通量及其水合殼進行了直接評估。

觀察表明，在嵌入“離液”（kosmotropic，水結構破缺）陽離子期間，聚合物電極中的水分子明顯嵌出，而在插入“親液”（kosmotropic，水結構增強）陽離子時，水分子的嵌出顯著減少。這些發現與所檢測系統中聚酰亞胺電極的容量和倍率能力密切相關，并闡明了它們的電荷存儲機制。

本研究證明了PI電極作為水性可充電多價離子電池的通用高性能負極的優勢，這些發現將為EQCM-D作為分析有機電極中氧化還原相互作用的診斷工具的進一步應用鋪平道路，從而促進聚合物電極的發展，用于鋰電以外的大型儲能應用。

圖1. PI電極在含有單價和二價陽離子的各種電解質溶液中的電化學性能

圖2. 對各種單價和二價陽離子測量的電荷密度的函數的離子群的變化

Influences of Cations’ Solvation on Charge Storage Performance in Polyimide Anodes for Aqueous Multivalent Ion Batteries. ACS Energy Letters. 2021,?DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01007

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