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盡管在設(shè)計(jì)基于仿生有機(jī)化合物的材料及其潛在的結(jié)構(gòu)多樣性方面具有創(chuàng)造力，但將此類(lèi)材料引入儲(chǔ)能正極卻很少引起關(guān)注，這主要是由于其固有的弱氧化還原活性。

在此，韓國(guó)建國(guó)大學(xué)Ki Chul Kim等人設(shè)計(jì)了大量 DNA/RNA啟發(fā)的衍生物（腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶），并評(píng)估了它們?cè)阡囯x子電池中的高電位正極的適用性。

在充電時(shí)，通過(guò)摻入硼摻雜劑顯著提高了仿生有機(jī)正極材料的開(kāi)路絕熱氧化還原電位（腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤分別為3.1和4.0V vs Li/Li⁺），充電和重組能共同導(dǎo)致放電過(guò)程中鋰誘導(dǎo)的還原能力減弱。

圖1. DNA和RNA中核堿基的硼取代衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

此外，作者發(fā)現(xiàn)由于溶劑化能的突然增加，化合物在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)變得正極失活，因此，這些化合物表現(xiàn)出“三級(jí)放電行為”。一些仿生有機(jī)正極材料通過(guò)三個(gè)核心因素（即充電、重組和溶劑化能）的協(xié)同貢獻(xiàn)表現(xiàn)出令人印象深刻的理論性能參數(shù)。

特別是，具有五個(gè)硼摻雜劑的鳥(niǎo)嘌呤衍生物表現(xiàn)出1190 mAh g^-1的充電容量和1586 mWh g^-1的能量密度。這些發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)具有卓越性能的具有成本效益的高電位正極材料的未來(lái)突破提供了重要見(jiàn)解。

圖2. 仿生有機(jī)正極的理論性能參數(shù)

Unraveling Three-Stage Discharging Behaviors of Bio-Inspired Organic Cathode Materials, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105285

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韓國(guó)建國(guó)大學(xué)AFM: 揭示仿生有機(jī)正極材料的三階段放電行為

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