晁单明/贾晓腾/王彩云 AFM: 掺杂邻苯二甲酰亚胺钾的δ-位结构可构建超长循环寿命水性锌-聚合物电池

水系Zn聚合物电池有望成为环境友好型能源存储系统。然而，在Zn2+和H离子的嵌入和脱嵌过程中，由于不可逆的结构变形和聚合物链缠结而导致的循环性能不佳是其发展面临的主要挑战之一。在此，我们采用二次掺杂法开发了一种掺杂邻苯二甲酰亚胺钾的新型聚苯胺阴极。如密度泛函理论计算所示，这种聚合物电极将用于电荷传输的共轭骨架与用于构建三角形位结构的阴离子酞酰亚胺掺杂剂结合在一起。这种独特的分子结构通过有效调节局部电子云密度，有利于提高导电性和结构稳定性。在电流密度为1 A g+-1的条件下，经过25,000 次循环后，Zn聚合物电池的容量保持率达到76.1%，库仑效率保持在99.4%以上。这种二次掺杂聚合物策略为实现Zn聚合物电池的超长循环寿命提供了一种新的主机选择。分子设计策略以及对结构与性能之间关系的深入了解，可为开发高稳定性聚合物阴极提供一些指导。

图文简介

PAP电极材料合成过程示意图

PAP材料掺杂结构的表征

不同电解质中PAP材料的动力学分析

Zn(OTF)2电解液中Zn//PAP电池的电化学性能

密度泛函理论计算中的PAP材料结构分析

论文信息

通讯作者：Danming Chao, Xiaoteng Jia, Caiyun Wang