AM:富含活性位点的芳胺连接多孔聚合物：锂电高容量高倍率有机正极

文章总结

氧化还原活性多孔有机聚合物（POPs）作为锂离子电池（LIBs）中有前景且可持续的有机正极材料（OCMs）应运而生。然而，其性能受到氧化还原活性位点不足和本征电导率低的显著限制。在此，设计并制备了一系列新型的芳胺连接的双极性 POPs（表示为 HATN - AQ、HATN - BQ、HATN - CBD 和 HATN - PTO）作为锂离子电池的有机正极材料。得益于其高密度的氧化还原活性位点、双极性特征以及芳胺连接，这些 POPs 展现出高容量、高倍率性能和出色的长期循环稳定性。其中，HATN - PTO 在 0.2A/g 的电流密度下表现出 329.6mAh/g 的超高可逆容量，能量密度高达 716.7Wh/kg，具有出色的倍率性能（在 20A/g 的电流密度下为 208.7mAh/g ），以及优异的循环稳定性（在 1A/g 的电流密度下循环 500 次后容量保持为 188.9mAh/g）。此外，HATN - PTO// 石墨全电池在 0.2A/g 的电流密度下具有 227.3mAh/g 的高比容量，在 0.5A/g 的电流密度下循环 200 次后仍保持 99.1mAh/g 的高容量。采用非原位傅里叶变换红外光谱（FT - IR）和 X 射线光电子能谱（XPS）结合理论计算来阐明双离子存储机制。这项工作为设计用于有机正极材料的高容量、高倍率的多孔有机聚合物提供了一种有效策略。

图文简介

芳胺连接的多孔有机聚合物（POPs）的合成路线与结构

a) 扫描速率为 1.0 毫伏每秒（mV s⁻¹）时的循环伏安（CV）曲线，b) 奈奎斯特（Nyquist）图，以及 c) HATN-AQ、HATN-BQ、HATN-CBD 和 HATN-PTO 的倍率性能。d) HATN-PTO 在不同电流密度下的充放电曲线。e) HATN-AQ、HATN-BQ、HATN-CBD 和 HATN-PTO 在 1 安培每克（A g⁻¹）电流密度下的循环性能。f) HATN-AQ、HATN-BQ、HATN-CBD 和 HATN-PTO 在 5 安培每克（A g⁻¹）电流密度下的循环性能。g) 我们的研究工作与当前最先进的基于多孔有机聚合物（POP）材料的倍率性能对比。

a) HATN-BQ 在不同扫描速率下的循环伏安（CV）曲线，b) HATN-BQ 在扫描速率为 1.0 毫伏每秒（mV s⁻¹）时电容控制的贡献量，以及 c) HATN-BQ 在不同扫描速率下电容控制的贡献比率。d) HATN-PTO 在不同扫描速率下的循环伏安（CV）曲线，e) HATN-PTO 在扫描速率为 1.0 毫伏每秒（mV s⁻¹）时电容控制的贡献量，以及 f) HATN-PTO 在不同扫描速率下电容控制的贡献比率。

a) 石墨 //HATN-PTO 全电池的倍率性能，b) 该全电池在不同电流密度下的充放电曲线，以及 c) 该全电池在 0.5 安培每克（A g⁻¹）电流密度下的循环性能。

论文信息

通讯作者：Youlong Zhu, Dingcai Wu