冯新亮/于明浩/董人豪Nature子刊：用于耐用阴离子插层电池化学的超薄正电电极皮

石墨的阴离子插层化学有可能构建出有希望实现能源和动力突破的电池。

在此，德累斯顿工业大学冯新亮、于明浩&山东大学董人豪等人使用超薄、带正电的二维聚（吡啶盐）膜（C2DP）作为石墨电极的表皮，以克服关键的耐久性问题。

大面积的C2DP实现了石墨电极上的保形涂层，极大地减轻了电解质的影响。同时，具有超薄厚度和阳离子骨架的致密面朝上的单晶使C2DP具有高阴离子传输能力和选择性。

图1. 速率能力和PF6-扩散性

研究表明，C2DP的离子调节能力带来了三个方面的好处。首先，C2DP带正电的骨架使阴离子能快速通过电极-电解质界面（PF6-扩散率：~10^-7 cm₂ s^-1），从而使C2DP-G电极具有不下降的容量和阴离子插层动力学；其次，绝缘的C2DP物理上隔离了到达电极的电解质（特别是溶剂分子），这有效地缓解了电解质的分解，提高了阴离子插层石墨化学的库伦效率；最后，C2DP的高阴离子传输选择性抑制了溶剂在石墨晶格中的共渗，保护了石墨电极免受与石墨结构塌陷有关的快速容量下降的影响。

构建的C2DP-G电极对于不同的阴离子插层化学成分（如PF6-、FSI-和TFSI-）表现出优异的耐久性，在1000次循环中稳定运行，容量保持率大于85%，库仑效率大于99%。因此，所展示的人工电极皮肤有可能扩展到其他依靠阴离子化学的新兴有机/无机化合物上，从而进一步推动电池设备的前沿发展。

图2. 对其他阴离子插层化学的评价

Ultrathin positively charged electrode skin for durable anion-intercalation battery chemistries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-36384-5

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