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侴術(shù)雷AFM：鈉離子電池有機正極材料的基礎(chǔ)研究到潛在商業(yè)應(yīng)用

有機電活性化合物因其環(huán)境友好、可持續(xù)性和高理論容量而具有作為有機鈉離子電池 (OSIB) 正極材料的巨大潛力，但其實際應(yīng)用仍受到低電導(dǎo)率和在有機電解液中的溶解度等缺點的阻礙。此外，對OSIBs的研究主要集中在材料水平上的電極性能上，而忽略了高氧化還原電位和比容量之間的權(quán)衡關(guān)系。

在此，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授等人總結(jié)了OSIBs中常見的幾種現(xiàn)有反應(yīng)機制和有機正極材料（羧基小分子、有機聚合物）的設(shè)計。此外，提出了根據(jù)可能的應(yīng)用場景改進(jìn)關(guān)鍵電化學(xué)參數(shù)（輸出電壓、比容量和循環(huán)壽命）的設(shè)計策略。

然后對組裝在全電池中的有機材料進(jìn)行了一些說明，并根據(jù)它們的能量密度和循環(huán)壽命對這些材料進(jìn)行了比較。該領(lǐng)域的研究需要更多地關(guān)注一些含鈉正極及其可能的商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵電化學(xué)參數(shù)。最后討論了OSIBs中有機正極材料的挑戰(zhàn)和前景，這可以加速潛在商業(yè)OSIBs的進(jìn)展。

圖1. 鈉離子電池有機電極的儲能機制類別

為了創(chuàng)建一個更可持續(xù)的能源系統(tǒng)并加速OSIBs的商業(yè)應(yīng)用，作者進(jìn)行了展望：

（1）推動有機全電池的發(fā)展：有機材料的工作電壓需要通過結(jié)構(gòu)改性來調(diào)整，以實現(xiàn)高能量密度；

（2）探索理想的分子結(jié)構(gòu)（具有可分離的鈉離子）和電解液優(yōu)化；

（3）開發(fā)獨立、無粘結(jié)劑和無碳添加劑的電極材料；

（4）開發(fā)水系或全固態(tài)鈉離子電池；

（5）使用重要的表征工具、理論計算和新技術(shù)了解潛在的儲鈉機制。

圖2. 各類有機正極材料的關(guān)鍵特性概述

Organic Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries: From Fundamental Research to Potential Commercial Application, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107718

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