燕大黄苇苇教授和香港城市大学张其春教授Chem. Eur. J. ：基于聚氮杂并苯类似物负极的可充电钠离子电池

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燕山大学黄苇苇教授和香港城市大学张其春教授团队报道了基于聚氮杂并苯类似物负极的可充电钠离子电池。该电池以聚氮杂并苯类似物PQL为负极，在1 M NaClO₄ EC/DMC+5% FEC电解液中对其储钠性能进行探究。

钠资源丰富、开发利用成本较低是促使钠离子电池迅速发展、在大规模储能器件中应用的主要原因。由于钠离子的质量和半径较大，严重影响离子在正负极间的迁移，使得刚性的无机电极材料在循环过程中容易发生结构坍塌。因此，探索具有柔性结构的高容量电极材料是促进钠离子电池发展的重要策略。有机材料的结构灵活、可设计性强、理论比容量高，是钠离子电池电极材料的优秀候选。但也存在着易溶于有机液态电解液和电导率差等问题，造成钠离子电池容量的不可逆衰减。

为解决这一问题，团队以1,2,4,5-四氨基苯氢溴酸盐（TAB·4HBr）和2,5-二羟基-1,4-苯喹酮（DHBQ）为原料，制备了一种具有较大π-共轭结构，丰富氮原子掺杂和多环芳香体系的聚氮杂并苯类似物PQL，作为钠离子电池负极材料测试时，展现出优异的电化学储钠性能。

丰富的C=N和C=C活性位点，为PQL提供了较高的理论比容量。π-共轭结构和多环芳香体系有利于电子在充放电过程中的快速迁移，有效提高了PQL负极的电导率。作为钠离子电池负极材料，PQL表现出优异的循环稳定性和倍率性能。在100 mA g^-1的电流密度下，经过400次循环后，PQL的可逆比容量稳定在317 mAh g^-1。 在1.0 A g^-1和1.5 A g^-1的大电流密度下，PQL的放电比容量分别为202 mAh g^-1和183 mAh g^-1。同时，溶解测试和紫外吸收光谱测试也验证了聚氮杂并苯类似物PQL在NaClO₄ EC/DMC电解液中的稳定性。

图1 以PQL为负极的钠离子电池的电化学性能：（a）恒流充放电曲线，（b）100 mA g^-1电流密度下的循环性能，（c）倍率性能，（d）不同电流密度下的恒流充放电曲线。

聚氮杂苯类似物PQL的可控合成和钠离子电池的稳定电化学性能，说明有机电极在金属离子电池中的普遍适用性，对今后探索有机聚合物电极具有重要意义。

原文链接
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.202103088

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