南科大/中科大EnSM: 伪2D结构的层状六苯基苯 (HPB) 衍生物

随着对长续航电动汽车需求的日益增长，引发了对下一代锂离子电池（LIBs）具有更快电子传输和锂离子扩散的高容量负极材料的深入研究。

目前商用的石墨负极锂存储容量低，且与其他负极材料相比充电电压平台低，而有机负极材料已经显示出非常高的容量和稳定性。

在此，南方科技大学王湘麟、原宇平和中国科学技术大学陈春华等人合作合成了一系列六苯基苯 (HPB) 衍生物：HPB-H、HPB-COOCH₃和HPB-COOH，它们的不同之处在于连接到外苯环外围的官能团。

其中，具有羧基官能团的HPB（HPB-COOH）作为LIB负极表现出997.4 mAh g^-1的优异容量和比HPB和HPB-COOCH₃更好的倍率性能。如此优异的性能可归因于与另外二者相比，HPB-COOH具有层状形态、伪2D结构、更低的LUMO能级（-0.79 eV）和更高的电子电导率。

图1. 基于HPB及其衍生物的负极材料的电化学性能

此外，传输通道的低能量堆积有利于锂离子在锂化和提取过程中的扩散。HPB-COOH显示出优异的循环稳定性，这可能是由于其分层的分子堆积结构。

这项工作为设计合成具有合适电化学氧化还原活性基团和分层结构的新型有机分子铺平了道路，用于实现下一代LIB的高容量、良好的倍率性能和高循环稳定性。

图2. 原位XRD测试结果

Layered Hexaphenylbenzene (HPB) Derivatives with Pseudo-2D Structure for High-Performance Li Ion Batteries, Energy Storage Materials. 2021. DOI：10.1016/j.ensm.2021.06.032

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.06.032

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南科大/中科大EnSM: 伪2D结构的层状六苯基苯 (HPB) 衍生物

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