https://doi.org/10.1002/advs.202302490

【配景】

LIB的平庸应用引起了东说念主们对过渡金属资源的不行再素性和环境混浊的日益良善。有机电极材料具有很多优点，如资源丰富、资本低、环境友好和结构种种，并已成为下一代锂离子电板的有但愿的候选材料。连年来，用于锂离子电板的有机电极材料引起了极大的良善。与小分子电极材料比较，团聚物电极材料具有融化性差的优点，这有益于竣事高轮回踏实性。有关词，团聚物链的严重纠缠每每导致制备纳米结构团聚物电极的贫瘠，而这关于竣事快速响应能源学和活性位点的高运用率至关要害。

【职责先容】

近日，天津大学杨继兴副培植等团队商榷标明，上述问题不错通过有序介孔碳（CMK-3）的纳米孔中电化学活性单体的原位电团聚来贬责，谋划CMK-3的纳米漫衍和纳米浓缩效应以及团聚物材料的不溶性的优点。所制备的纳米结构聚（1-萘胺）/CMK-3阴极认知出93.7%的高活性位点运用率，60 A g−1 （≈320 C）的超高速度能力，以及室温下10000次轮回和-15℃下45000次轮回的超龟龄命。该商榷提供了一种方便有用的要领，不错同期贬责小分子电极材料的融化问题和团聚物电极材料的不均匀漫衍问题。

该恶果以《High-Performance Poly(1-naphthylamine)/Mesoporous Carbon Cathode for Lithium-Ion Batteries with Ultralong Cycle Life of 45000 Cycles at -15 °C》为题发表在海外顶级期刊《Adv. Sci》上，第一作家是： Yang Junkai。

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暗示图1. a) 在CMK-3中胶囊化和b) 合成团聚物来贬责有机电极材料的融化问题的先前战略的诠释。c) 诠释本商榷建议的在电板内CMK-3的纳米孔中进行原位电团聚的战略。

【重点】

一、本商榷建议了一种在CMK-3的纳米孔中进行原位电团聚的新战略，如暗示图1c所示，通过谋划介孔碳和原位电团聚要领的优点来贬责上述问题。

二、在CMK-3中进行电团聚后，所酿成的团聚物即使在很长的手艺内也很难融化，这对竣事长轮回寿命是有益的。

三、更要害的是，由于单体所以纳米级漫衍在CMK-3的孔隙中，酿成的团聚物也必须是纳米级的。纳米级的团聚物，加上CMK-3的上风（即有序的多孔结构、大比名义积和高导电性），将有助于竣事活性位点的高运用率和电子/离子扩散能源学、导致高容量（接近其表面值）、很是的速神圣能和出色的低温性能。

四、在这项商榷中，使用了在电场下不错团聚的1-萘胺（NA）来考证假定。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见光谱和扫描电子显微镜（SEM）表征说明了纳米结构的聚（1-萘胺）（PNA）的酿成。

五、所取得的NA/CMK-3阴极在0.2 A g−1 ，具有93.7%的高活性部位运用率（175.4 mAh g−1 ），超快的速神圣能高达60 A g−1 ，以及在室温下10 000次轮回和在-15℃低温下45 000次轮回的超长轮回寿命。这些终端标明，多孔碳中的原位电团聚是提高有机电极材料电化学性能的有用要领，具有长轮回寿命和优异的能源学性能。

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NA/CMK-3纳米复合材料的表征

图1 a) CMK-3和NA/CMK-3纳米复合材料的氮气吸附/解吸等温线和b) 相应的PSD弧线；c) CMK-3、NA和NA/CMK-3纳米复合材料的XRD图。d) CMK-3, e) NA, 和f,g) NA/CMK-3纳米复合材料的SEM图像。h)CMK-3和i)NA/CMK-3纳米复合材料的TEM图像。j-l)NA/CMK-3纳米复合材料的TEM映射图像。

NA/CMK-3阴极的电化学性能

图2 NA/CMK-3阴极的电化学性能。a) NA/CMK-3阴极在2.0-4.4 V电压限制内0.1 mV s−1 的CV弧线。b) NA/CMK-3阴极在0.2 A g−1 的恒流充电/放电弧线。c) NA/CMK-3和ex-PNA阴极的轮回性能。d) NA/CMK-3阴极在不同电流密度下的速神圣能。e) NA/CMK-3阴极在2.0-4.2 V、5 A g−1下轮回的弥远轮回性能。

如图2c所示，与传统团聚物电极（ex-PNA）比较，NA/CMK-3电极的电化学性能昭着增强。在去除CMK-3的容量孝顺后，NA/CMK-3阴极的初度放电容量为175.4 mAh g−1 (Cth = 187.2 mAh g−1 )，皇冠体育代理止境于93.7%的高活性部位运用率（。比较之下，前PNA阴极只提供了32.8 mAh g−1 的容量，

原位电团聚的表征

图3 原位电团聚的表征。a）FTIR和b）UV-vis光谱，以及c）原始NA/CMK-3电极和NA/CMK-3阴极在2.0-3.0和2.0-4.4 V、0.2 A g−1下轮回5次后的SEM图像。

NA/CMK-3阴极的能源学和低温性能商榷

图4 a) NA/CMK-3阴极在不同扫描速度下的CV弧线（A和B区分代表阴极峰和阳极峰）。b) NA/CMK-3阴极的峰值电流和扫描速度之间的对数（log）干系的烘托终端。c) 不同扫描速度下扩散截至（橙色）和名义截至（蓝色）的容量孝顺率。d) NA/CMK-3阴极的阻抗随轮回变化。e) 证据GITT弧线议论的PF的扩散整个6− 。f) 不同温度下0.5 A g−1 ，NA/CMK-3的放电容量和g) 其相应的电化学充放电弧线。h) 5 A g−1 ，-15°C下的弥远轮回性能。

尽人皆知，电极结构在提高复合电极的响应能源学方面起能干要作用。CMK-3不仅不错在纳米法子上截至原位合成的团聚物，而且有益于构建纳米结构的电极。多孔的NA/CMK-3电极具有较大的比名义积和有序的多孔结构，有益于离子/电子的快速传输，竣事了速度能力的大幅擢升。

NA/CMK-3电极还认知出很是的弥远轮回踏实性，在5 A g−1 的情况下，经过45000次轮回后，容量保握率高达80.9%（图4h）。这一终端卓绝了昔日文件中报说念的有机/无机阴极在LIBs致使是锌离子电板中的整个终端。

储存机制

光谱测试标明，阴离子不错透澈从氧化的PNA的氮原子中提真金不怕火出来，从而败清晰邃密的可逆性。

图5 原位合成的PNA的储存机制。高分辨率a）NA/CMK-3阴极在2.0和4.4V时的N 1s和b）P 2p。c）NA/CMK-3阴极在0.2A g−1 的恒流充电/放电弧线。相应的d）FTIR和e）EPR光谱。f）PF6− 的储存机制。

PNA的p型机制如图5f所示。在充电流程中，一个-NH-基团失去一个电子，导致一个NA单位的单电子氧化。正电荷被罗致的PF6− 离子所抵偿。在放电流程中，PF6− 提真金不怕火，中性PNA再行取得。

【论断】

要而言之，咱们初度诞生了一种在CMK-3的纳米孔中进行原位电团聚的新要领，用于制造纳米结构的团聚物锂离子电板阴极。由于CMK-3的纳米漫衍和纳米浓缩效应，纳米大小的团聚物不错被有用地合成，这不仅贬责了融化问题，还提高了活性位点的运用率。此外，纳米结构的团聚物/介孔碳电极认知出昭着改善的响应能源学。因此，认知出优异的电化学性能，活性位点运用率高达93.7%，超快的速度能力为60 A g−1 (320 C)，况且在室温（10 000次）和低温-15℃（45 000次）下皆有超长的轮回寿命。这些终端标明，在介孔碳中进行原位电团聚是构建高性能团聚物电极用于可充电有机锂电板的一种有出路的要领。

High-Performance Poly(1-naphthylamine)/Mesoporous Carbon Cathode for Lithium-Ion Batteries with Ultralong Cycle Life of 45000 Cycles at -15 °C Junkai Yang, Xiaoru Zhao, Jixing Yang,* Yunhua Xu, and Yuesheng Li

DOI: 10.1002/advs.202302490