钠有机电池(SOBs)因其资源丰富、能量密度高和环境友好性,被广泛认为是大规模储能技术中的一颗新星。
然而,由于有机电极材料的高溶解性和低导电性,导致其循环性能差和倍率性能不佳,限制了钠有机电池的实际应用。
基于此,2025年3月15日,南开大学严振华等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《A Crystalline Polymer Cathode for Sodium-Organic Batteries》的研究论文。
在此,作者构建了一种新型结晶聚合物——聚四氨基苯醌(PTABQ),其具有层状结构、共轭主链和分子间氢键。
得益于其具有一维氧通道和高度共轭主链的结晶结构,PTABQ展现出高电子导电性(10⁻⁷ S cm⁻¹)和快速的离子扩散能力(~10⁻⁸ cm² s⁻¹)。
PTABQ的放电容量为380 mAh g⁻¹,平均电压为2.0 V,在3 A g⁻¹(~8 C)的条件下经过超长的2800次循环后,容量保持率接近90%,优于已报道的有机正极材料。
此外,PTABQ在8 A g⁻¹(~20 C)时展现出290 mAh g⁻¹的优异倍率性能。
作者的工作突出了构建晶体结构对于有效利用活性位点和快速离子扩散的重要性,为高效和可持续储能系统的开发提供了启示。
A Crystalline Polymer Cathode for Sodium-Organic Batteries,AngewChem. Int. Ed.,2025.https://doi.org/10.1002/anie.202501134