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ChemSusChem:电化学氧化偶联聚合的卟啉基电极材料助力有机电池高温循环稳定

湘潭大学高平教授研究小组在ChemSusChem上发表了利用温度诱导氧化偶联聚合策略提高有机电池的循环稳定性,报道了一种结构稳定的噻吩功能化卟啉基电极材料用于电化学储能器件,在全对称卟啉基储能器件、锂/钠基储能体系中均能发挥较好的储能特性,特别是高温的循环稳定性能。 



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卟啉及其衍生物如维生素B12、血红素、叶绿素等能参与不同的生命过程,其独特的光学、物理和化学属性,使其在催化、光电材料、自组装、分子识别等领域有着十分广泛的应用。近年来的研究表明,其多电子转移双极性的特点和较小的能级间隙在电化学储能领域具有潜在优异的电化学性能,但解决卟啉分子在电解液中的高溶解性以提高其循环稳定性能仍然是目前面临的主要挑战。


湘潭大学高平教授研究小组通过分子工程手段,设计合成了噻吩基功能化金属卟啉配合物CuTTP作为电极材料,即[5,15,10,20-四噻吩基卟啉]铜。受益于卟啉环和噻吩基团自身的双极性共轭结构,以及高温诱导噻吩氧化偶联聚合的特点,CuTTP电极材料在50℃的条件下能表现出优异的循环稳定性能,1000次循环无明显容量衰减。通过高温诱导电化学氧化还原,CuTTP的溶解性显著降低,在锂、钠基体系中均能发挥优异的循环稳定性能。因其双极性特点,CuTTP可同时作为正极和负极材料,匹配的全对称卟啉基电池表现出2.7V的平均放电电压。该研究工作的高温诱导电化学氧化偶联聚合以提高分子结构稳定性和电子电导率的策略,为开发高温循环稳定有机电池提供了新的思路。

文信息

Long term cycling stability of porphyrin electrode for Li/Na charge storage at high temperature

Jiahao Zhang, Chao Ye, Fangfang He, Youlian Zeng, Jing Xiao, Xiukang Yang, Hongbo Shu, Hongrui Qi, Wei Liu, Ping Gao*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202159




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