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?武大曹余良Angew：芳酮作為高性能鈉離子電池正極的溫和預鈉化試劑

化學預沉法是提高鈉離子電池能量密度的有效方法。然而，目前報道的預鈉化試劑基本都是低還原電位(~0.1 V vs. Na⁺/Na)的多環(huán)芳烴(PAHs)，容易引起預鈉化正極的過鈉化和結構惡化。

在此，武漢大學曹余良團隊通過在多環(huán)芳烴中引入羰基(C=O)來平衡共軛和誘導效應，合理設計了芳香酮(AKs)作為溫和的預鈉試劑。其中化合物9-FN和BP的平衡電位分別為1.55 V和1.07 V(相對于Na⁺/Na)。

此外，9-FN具有多種吸鈉主體(隧道型Na_0.44MnO₂、層狀Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂、聚陰離子型Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇、Na₃V₂(PO₄)3和Na₃V₂(PO₄)₂F₃)的預鈉能力，大大提高了正極的初始充電能力，以平衡負極的容量。結果表明，芳香酮類化合物是高性能鈉離子電池正極預鈉化試劑中的一種有競爭力的試劑，對今后的研究和應用具有一定的啟發(fā)意義。

圖1. PS-NMO經(jīng)0.1 M Na-BP-DME預處理不同時間后的初始充放電曲線

總之，該工作在揭示各種預處理試劑的HOMO能級與氧化還原電位之間的關系的基礎上，提出了芳香酮作為一種新型的溫和預鈉試劑。通過在多環(huán)芳烴中引入基(C=O)來平衡共軛和誘導效應，設計的芳香酮在預鈉化過程中表現(xiàn)出適度的還原能力，避免了正極材料的結構損傷。Na-9-FN-DME預修飾的PS-NMO的充放電容量可提高到109.7mAhg，1000次循環(huán)后的容量保持率也提高了72.1%。

此外，AKs也成功地擴展到SIB中的許多其他典型的正極材料，如NNMO，NFPP，NVP和NVPF。因此，該工作可為合理設計適用的預處理試劑提供新的指導。

圖2. NNMO的初始充放電曲線

Aromatic Ketones as Mild Presodiating Reagents toward Cathodes for High-Performance Sodium-Ion Batteries， Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202317439

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