ACS Energy Lett.: 阳离子溶剂化对水性多价离子电池聚酰亚胺负极电荷存储性能的影响

在用于水性单价和多价离子电池的有机电极中，聚酰亚胺（PI）被认为是一种很有前景的候选材料，因为它在不同的电解质溶液中都具有高容量和良好的循环性能。

目前大多数研究都集中在聚酰亚胺负极的能量性能上，但对其电荷存储机制，特别是此类电极如何受嵌入阳离子的溶剂化性质的影响知之甚少。

以色列巴伊兰大学Netanel Shpigel等人使用原位电化学石英微量天平（EQCM-D），对多种单价和多价阳离子在潜在应用时嵌入/脱嵌到PI电极的阳离子通量及其水合壳进行了直接评估。

观察表明，在嵌入“离液”（kosmotropic，水结构破缺）阳离子期间，聚合物电极中的水分子明显嵌出，而在插入“亲液”（kosmotropic，水结构增强）阳离子时，水分子的嵌出显著减少。这些发现与所检测系统中聚酰亚胺电极的容量和倍率能力密切相关，并阐明了它们的电荷存储机制。

本研究证明了PI电极作为水性可充电多价离子电池的通用高性能负极的优势，这些发现将为EQCM-D作为分析有机电极中氧化还原相互作用的诊断工具的进一步应用铺平道路，从而促进聚合物电极的发展，用于锂电以外的大型储能应用。

图1. PI电极在含有单价和二价阳离子的各种电解质溶液中的电化学性能

图2. 对各种单价和二价阳离子测量的电荷密度的函数的离子群的变化

Influences of Cations’ Solvation on Charge Storage Performance in Polyimide Anodes for Aqueous Multivalent Ion Batteries. ACS Energy Letters. 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01007

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ACS Energy Lett.: 阳离子溶剂化对水性多价离子电池聚酰亚胺负极电荷存储性能的影响

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