科研進展

深圳先進院研發出高容量穩定有機儲鉀材料

時間:2021-03-22  來源:集成所 文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團隊研發出新型有機物用于高容量穩定鉀離子存儲,相關研究成果Novel lamellar tetrapotassium pyromellitic organic for robust high-capacity potassium storage已在線發表于國際化學頂級期刊《德國應用化學》上(Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202103052IF=12.959)。論文第一作者是潘慶廣助理研究員,通訊作者是唐永炳研究員。 

  近年來,有機材料因為結構多樣、柔性結構設計、氧化還原可逆性較好等優點,已成為金屬離子存儲的研究熱點。然而這類材料仍面臨容量有限、離子擴散動力學緩慢、結構穩定性差等問題。要提升有機物的金屬離子存儲性能,其通常應具有以下性質:第一,為實現高容量,有機分子應具有小分子量和多活性位點;第二,為提升離子擴散動力學,材料結構應提供便捷的離子擴散通道以降低擴散能壘;第三,如要提高結構穩定性,其分子結構應具有剛性的共軛π鍵。 

  基于此,唐永炳研究員及其團隊成員潘慶廣助理研究員、鄭勇平助理研究員等人設計合成了一種具有層狀結構的苯四甲酸四鉀(K4PM)電極材料。由于該小分子有機材料具有多個活性位點和大的層間距,從而表現出良好的儲鉀性能,其儲鉀容量高達292mAh/g,同時具有優異的倍率性能及長循環穩定性(1000圈后容量保持率為83%)。該研究為發展新型有機儲能電極材料提供了新途徑。 

  該研究得到了國家自然科學基金、廣東省、深圳市科技計劃及博士后科學基金等項目資助。 

  論文鏈接  

 

  圖(aK4PM的形貌圖,(bK4PM的晶體結構示意圖,(c)與已有報道倍率性能的對比圖,(d)基于K4PM有機電極的鉀電長循環性能圖 

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