1. 讨论了柱醌类/杯醌类大环化合物用于储能器件电极材料的合适性。
2. 结合理论计算阐述了柱醌类/杯醌类大环化合物在电极材料应用中的构效关系。
3. 讨论了提高柱芳烃/杯芳烃体系二次电池性能的可行性策略。
超分子化学领域在C.J Pedersen (佩德森)、J.M Lehn (莱恩)、D.J Cram (克来姆)三位化学家研究的基础上在过去的几十年中取得了长足的发展。近些年，关于部分氧化或全氧化的柱芳烃-柱醌的电化学行为的研究不断被报道，并引起了人们很大的兴趣。比如，Kaifer等提出名为“electronic communication”的概念，以解释部分和完全氧化柱芳烃体系在电化学过程中独特的电子行为。另一方面，伴随着有机羰基化合物电极材料在二次电池例如锂离子电池、钠离子电池、锌离子电池和超级电容器等方面研究的不断深入，多羰基大环化合物电极材料显示出了其独特的应用优势。在全球资源短缺的大背景下，在超分子电化学的发展历程中，柱芳烃/杯芳烃体系在电池和超级电容器中的应用性研究具有十分重要的意义。新加坡南洋理工大学的赵彦利和西安交通大学的张华承、赵宇鑫、曹帅在本文中总结了柱芳烃/杯芳烃体系在电池和超级电容器中的研究进展。文章的第一部分介绍了全球资源短缺大背景下，在超分子电化学的发展历程中，柱芳烃/杯芳烃体系在电池和超级电容器中的应用性研究具有十分重要的意义。
第二部分讨论了柱醌类/杯醌类大环化合物用于储能器件电极材料的合适性（图1）。主要包括：
（1）锂离子电池发展中的一些重要问题和有机羰基化合物基电极材料的兴起；
（2）柱芳烃/柱醌在电化学储能方面的优势；
（3）柱芳烃/柱醌在电化学储能中的作用。
图1. 从柱醌和杯醌的角度讨论有机羰基化合物电极材料的主要发展阶段第三部分介绍了柱醌类/杯醌类大环分子在锂离子电池应用中的一些理论计算研究。主要包括：（1）柱醌类大环化合物结构稳定性的讨论以及杂原子桥连的柱醌类大环化合物在锂离子电池中的理论计算研究；（2）柱醌类/杯醌类大环化合物在电极材料应用中的构效关系；第四部分总结了近几年柱芳烃/杯芳烃体系在二次电池和超级电容器中的研究进展（图2），并讨论了提高柱芳烃/杯芳烃基二次电池性能的一些可行性策略（图3）。最后全文总结并对本领域的发展做出展望。图2. 柱醌/柱芳烃和杯醌/杯芳烃在电化学储能中的应用示例
Pillararene/calixarene-based systems for battery and supercapacitor
applications
S. Cao, H.C. Zhang*, Y.X. Zhao*, Y.L. Zhao*eScience, 2021. DOI:10.1016/j.esci.2021.10.001https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667141721000082
通讯作者 赵彦利
新加坡南洋理工大学Lee Soo Ying讲席教授
化学和生物化学系副系主任
现主要从事合成化学和材料科学前沿交叉领域的研究。研究兴趣集中于新型自聚集材料的设计和制备，及其在生物医学、催化和绿色能源等领域的应用开发。
获得西安交通大学“青年拔尖计划”资助、陕西省“高层次引进人才计划”青年项目支持。2012-2019年先后在新加坡南洋理工大学、美国西北大学、美国得克萨斯大学奥斯汀分校等科研机构从事博士后研究工作。自2019年入职西安交通大学以来，主要从事基于大环分子的智能化功能材料的研发工作。
通讯作者 赵宇鑫
2014-2019年任中国石化安全工程研究院高级工程师。围绕“工业安全监测与应急处置材料器件”开展从基础研究、关键技术开发到工程示范的全链条研发工作。近年来研究兴趣聚焦在危险介质的智能感知与纳米原位测量相关领域。迄今所研发核心技术获得中国石化前瞻性基础性研究科学奖一等奖，授权发明专利11项，美日欧多国专利2项，发表SCI论文40余篇。
eScience (国际刊号ISSN：2667-1417；国内出版物号CN12-1468/O6) (简称《e科学》)，主管单位为教育部，为南开大学与科爱合作创办的国际化学术期刊，创刊主编为南开大学陈军院士，致力于发表能源、电化学、电子学和环境相关领域及其交叉学科具有原创性、重要性和普适性的最新研究成果。“立足中国，拥抱世界，引领未来”，本刊定位为具有广泛影响力的能源电化学领域国际顶级学术期刊，将提升国际学术影响力，服务科技强国建设，助力“碳达峰”和“碳中和”国家重大能源战略。成功入选2020年度中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。初期采取钻石开放获取出版模式，对作者和读者均免费，是您可信赖的发表平台。
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