分子聚集型有机电极在原则上具有金属离子充电电池的“单分子储能”能力。然而除了溶解问题外，由于有机分子间的范德华力较弱，可能的溶剂共插层效应也降低了有机电极的实际性能。

近日，电子科技大学樊聪教授，Jian Gao，唐武教授报道了采用高浓度电解液降低溶剂共插层程度后，不溶性[N,N’-bis(2-anthraquinone)]-perylene-3，4，9，10-tetracarboxydiimide（PTCDI-DAQ）作为SIB正极表现出非常显著的电化学性能。

文章要点

1）实验结果显示，半电池中，在低电流密度（100 mA g^-1，0.5 C）下，PTCDI-DAQ可以在200次循环中提供200 mAh g^-1的超稳定平均容量，并且在超过10个月（2000次）的超长寿命中仍具有75%的高容量保持率。

2）研究人员采用基于(脱)合金机理的铋（Bi）的还原态（Na₃Bi）作为无机负极，基于PTCDI-DAQ正极构建了钠离子全电池。由此得到的PTCDI-DAQ II Na₃Bi SIB仍然具有优异的性能，甚至优于半电池性能。在0.2-3.2 V的工作电压下，电池可以提供最大输出电压。在100 mA g^-1（0.5C）下的放电容量为206 mAh g^-1_cathode，平均放电电压为1.2 V，能量密度为247 Wh kg^-1_cathode（206mAh g^-1_cathode x 1.2 V）。此外，PTCDI-DAQ II Na3Bi SIB甚至可以运行4个月（700个周期）而不会出现容量衰减。

3）同时，PTCDI-DAQ II Na₃Bi SIB全电池也具有非常出色的倍率性能。在20 A g^-1_cathode （100 C）的超高电流密度下，仍可观察到142 mA g^-1_cathode的高放电容量，从而获得12255 W Kg^-1_cathode的高功率密度（142 mAh g^-1 x 0.6V@20 A g^-1）。值得注意的是， PTCDI-DAQ II Na₃Bi SIB在20 A g^-1正极处的容量保留率（约为CT值的70%）是世界纪录。此外，SIB在高电流密度下的长循环测试中也保持了稳定的性能，3000次循环后的放电容量为176 mAh g^-1_cathode，高容量保持率为88%（3 A g^-1，15 C）。据了解，PTCDI-DAQ的综合性能目前是最佳的SIB有机正极，同时，PTCDI-DAQ II Na₃Bi SIB与迄今为止报道的最佳SIB性能不相上下。

参考文献

Yang Hu ,  Qihang Yu ,  Wu T ang ,  Maozeng Cheng , Xinxin Wang ,  Sihong Liu ,  Jian Gao ,  Ming Wang ,  Ming Xiong ,  Jiahui Hu ,  Changyu Liu , Taotao Zou ,  Cong Fan , Ultra-Stable, Ultra-Long-Lifespan and Ultra-High-Rate Na-ion Batteries Using Small-Molecule Organic Cathodes, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.07.008

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.07.008