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隨著對長續航電動汽車需求的日益增長，引發了對下一代鋰離子電池（LIBs）具有更快電子傳輸和鋰離子擴散的高容量負極材料的深入研究。

目前商用的石墨負極鋰存儲容量低，且與其他負極材料相比充電電壓平臺低，而有機負極材料已經顯示出非常高的容量和穩定性。

在此，南方科技大學王湘麟、原宇平和中國科學技術大學陳春華等人合作合成了一系列六苯基苯 (HPB) 衍生物：HPB-H、HPB-COOCH₃和HPB-COOH，它們的不同之處在于連接到外苯環外圍的官能團。

其中，具有羧基官能團的HPB（HPB-COOH）作為LIB負極表現出997.4 mAh g^-1的優異容量和比HPB和HPB-COOCH₃更好的倍率性能。如此優異的性能可歸因于與另外二者相比，HPB-COOH具有層狀形態、偽2D結構、更低的LUMO能級（-0.79 eV）和更高的電子電導率。

圖1. 基于HPB及其衍生物的負極材料的電化學性能

此外，傳輸通道的低能量堆積有利于鋰離子在鋰化和提取過程中的擴散。HPB-COOH顯示出優異的循環穩定性，這可能是由于其分層的分子堆積結構。

這項工作為設計合成具有合適電化學氧化還原活性基團和分層結構的新型有機分子鋪平了道路，用于實現下一代LIB的高容量、良好的倍率性能和高循環穩定性。

圖2. 原位XRD測試結果

Layered Hexaphenylbenzene (HPB) Derivatives with Pseudo-2D Structure for High-Performance Li Ion Batteries, Energy Storage Materials. 2021. DOI：10.1016/j.ensm.2021.06.032

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.06.032

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南科大/中科大EnSM: 偽2D結構的層狀六苯基苯 (HPB) 衍生物

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