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陈接胜教授团队在钠离子电池有机负极材料方面取得重要进展

2018-06-06


   可充钠离子电池因钠元素资源丰富、材料成本低廉,在大规模储能方面引起了广泛的关注。传统的钠离子电池中所用的有机电极材料多是基于共轭羧酸盐的化合物体系,这类化合物通过双键重组机制来稳定体系结构,但化合物种类相当有限。
   近期,上海交通大学化学化工学院陈接胜教授、王开学研究员团队与中科院上海硅酸盐研究所刘建军研究员团队合作,在以非共轭体系羧酸类化合物作为钠离子电池负极电极材料方面的研究取得了重要进展。以1,4-环己二羧酸(CHDA)为例,结合实验与理论计算结果,首次提出了非共轭体系羧酸类化合物作为负极电极材料的氢转移储钠机制,即在电化学反应中,两个相邻羧基之间的氢转移会激活羧酸盐官能团的电化学活性,间接促使π*反键轨道向σ成键轨道转变以稳定电子。CHDA负极电极材料具有良好的可逆性和相对恒定的电压。基于以上结果,该工作还对大量非共轭有机化合物进行了预测,为电极材料的选择做出了重要的补充。这项工作将有机电极材料从共轭体系扩展到了非共轭体系,并确定了储钠过程中的氧化还原活性中心,为新型高容量、高可逆性钠离子电池负极材料的开发提供了新思路,为有机电极材料氧化还原反应活性中心的确定提供了新策略。
 




   图1. (a)非共轭体系有机分子氢转移机制与共轭体系双键重组机制对比图。(b)CHDA的氢转移电化学反应机理图。

(c)CHDA电化学循环性能图


   该成果“Non-Conjugated Dicarboxylate Anode Materials for Electrochemical Cells”发表在最近的德国应用化学(Angew. Chem. Int. Ed.)上,上海交通大学博士生马超和上海硅酸盐研究所硕士研究生赵晓琳为共同第一作者,王开学研究员为通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金(51432010, 51472158, 21573272, 21720102002)和高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室开放课题基金(SKL201703SIC)的支持。


   原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201801654 
                                                     




撰稿:马超




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