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文 章 信 息
协同有机电极和电解液极性实现高稳定钾-有机电池
第一作者：桂滨钰、阳晓腾、傅虹玮
通讯作者：樊令*
单位：湖南大学
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文 章 简 介
有机材料与无机正极材料（如层状氧化物、普鲁士蓝类似物和聚阴离子化合物）相比，虽然具有低成本、可持续性、环境友好性以及在功能器件中的应用潜力，但大多数有机电极材料容易在电解液中溶解，导致容量快速衰减和循环寿命差。尽管通过隔膜工程、分子聚合和电解液固化等技术可以缓解有机电极材料的高溶解性问题，但其根本机制尚未被充分研究。
近日，湖南大学鲁兵安、樊令等通过研究低极性和高极性有机材料在不同浓度电解液中的表现，揭示了有机电极与电解液之间相互作用的机制。其提出的低极性和高极性有机材料在电解液中行为的新见解，抑制有机电极溶解、提升电池使用寿命、设计新型有机电池材料及优化其电解液配方奠定了理论基础。
在理论方面，作者选取了低极性的PANI以及高极性K2C6O6进行理论计，揭示了不同极性材料随着电解液浓度提升溶解行为的变化趋势。随着电解液浓度的增加，低极性有机正极材料的溶解度会先增加后减少（类似于蛋白质的盐溶-盐析过程）；而与之不同的是，高极性有机正极材料的溶解度则呈持续增加的趋势。
图1. 电极和电解液极性之间的协同作用决定了有机电极的溶解度。
图2. PANI||KC8和PTCDA||KC8软包电池的电化学性能。
在性能方面，通过选择合适的电解液浓度，作者成功制备出长循环稳定性的聚苯胺软包电池，循环达到2500次。在此基础上，进一步选用可大规模生产的PTCDA作为正极材料，组装而成100 mAh级别的大软包电池刷新了钾离子软包电池面容量的记录，充分彰显了该理论在实际应用中的强大价值与可行性。该研究为低极性和高极性有机材料在电解液中的行为提供了新的见解，并为设计新型有机电池材料以及优化其电解液配方奠定了理论基础。
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文 章 链 接
Synergistic Electrode and Electrolyte Polarities Lead to Outstanding Organic Potassium-based Batteries
Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.202421928.
https://doi.org/10.1002/anie.202421928
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通 讯 作 者 简 介
樊令副教授简介：长期从事钾离子电池电极材料及电解液的研究和开发。以第一作者/通讯作者身份在National Science Review, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials, Energy & Environmental Science等学术刊物上发表40余篇研究论文，被引用7000 余次，H因子40。
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