浙江
近年来，铝离子电池（AIBs）引起了人们的极大关注。有机材料，如聚噻吩（PT）是有前景的铝离子电池正极。然而，传统的有机正极如PT的容量和循环稳定性由于反应程度不够和有机材料的不稳定性而受到限制。
近日，湖南大学吴英鹏教授、苏州大学李彦光教授制备了一种具有自适应重组能力的新型PT，以获得高性能的有机正极。在循环过程中，其分子链可以被重新组织，聚合模式将从Cα-Cα（α-PT）变为Cβ-Cβ（β-PT）。这种变化导致在离子插入期间更小的空间位阻和更快的动力学，这可以降低反应能量势垒并稳定分子结构。受益于此，采用这种正极的AIBs可以提供180 mAh g-1（@2 A g-1）的比容量和10 A g-1下100000次循环的卓越稳定性。采用这种正极还可以实现高能量密度和功率密度。
文章要点：
1. 这项工作采用了一种简单的方法为AIBs制备了一种PT正极，该正极在循环过程中具有自适应的再组织能力，极大地促进了电化学性能的提高。
2. 在循环过程中，这种PT分子链可以被重新组织，聚合模式逐渐从C α-C α（α-PT）变为C β-C β（β-PT）。因此，当AlCl 4-被充入β-PT分子时，扩散动力学更快，空间位阻更小。同时，β-PT的反应诱导应变会更低，结构也更稳定。
3. 受益于此，采用这种正极的电池具有出色的倍率性能和循环稳定性，以及高能量密度和功率密度（124 Wh kg -1/12.4 kW kg -1和298 Wh kg -1/ 2.9 kW kg -1）。此外，由于自适应再组织，β-PT具有更快的动力学和出色的结构稳定性，这导致了高容量和从-20到50℃的高稳定性。
图1 聚合模式和PT的结构表征
图2 PT正极的循环和倍率性能
图3 PT正极的高低温性能
图4 聚噻吩从α-PT转化为β-PT的示意图及充放电期间的结构表征
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202215408
来源：高分子科学前沿
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