天津大学许运华sf6气体密度下降教授团队pnas：超高比能量！基于六电子反应机制的有机硝基化合物锂电池正极材料

图61,5-DNN在不同电解液和气体氛围下的电化学性能和机理表征

为了进一步验证FEC是通过VC分解参与1,5-DNN电化学还原过程，使用+10%VC（体积分数）电解液进行电化学性能测试，其恒电流放电比容量为-1，没有出现可逆容量，与含FEC电解液的充放电曲线相似。对其完全放电至2V的电极片进行GC-MS表征，发现了质荷比位于的属于5-NN-1A的峰，证明硝基发生了向氨基的还原，进一步表明FEC通过生成VC参与反应。将1,5-DNN电极置于CO2气氛下进行电化学性能测试，电解液选用的溶液，发现其也具有一次电池行为。对完全放电至2V的电极片进行谱图分析，发现其在结合能处出现了明显的-NH2的特征峰，没有-NO2的特征峰出现，证明1,5-DNN完全被还原为1,5-NDA。这表明VC是通过生成CO2参与1,5-DNN的电化学还原反应。

总结

本工作使用1,5-二硝基萘（1,5-DNN）制备有机电极材料，实现了-1的超高比容量，能量密度高达-1，超过目前已报导的所有有机电极材料。通过对还原产物表征分析发现，硝基官能团发生了向氨基转化的6电子还原反应，1,5-DNN的还原产物为1,5-二氨基萘（1,5-NDA），同时伴随着无机和有机锂盐的生成（LiF、Li2CO3、Li2C2O4以及ROCOOLi）。该工作为制备高比能有机电极材料提供了新的思路。

Z.-F.Chen,H.Su,P.-F.Sun,P.-X.Bai,J.-X.Yang,M.-J.Li,Y.-F.Deng,Y.Liu,Y.-H.Geng,Y.-H.Xu*,Anitroaromaticcathodewithanultrahighenergydensitybasedonsix-electronreactionpernitrogroupforlithiumbatteries.

Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.

,2021.

本文作者：材料委天津院

本文责编：王宁宁

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标签：sf6气体密度下降