最近，武汉理工大学麦立强教授和安琴友副研究员在Nano Energy上发表题为 Salt-Controlled Dissolution in Pigment Cathode 1 for High-Capacity and Long-Life Magnesium Organic Batteries的论文。
在该论文中作者证明了3，4，9，10-芘四甲酸二酐（PTCDA）作为非水体系中MBs的正极材料，通过对电解液的盐溶抑制方法，实现了快速扩散动力学和显著的镁存储性能。PTCDA的可逆容量为126 mA h g−1（200 mA g−1），具有优异的倍率性能和良好的循环稳定性（在150周循环之后仍有100 mA h g−1，）。此外，通过非原位相结构表征和官能团的分析，揭示了基于羰基（C=O）和烯醇基（C-O）转化的PTCDA电极的结构演变。
考虑浓度等因素，当在1.0 M LiCl APC电解液中循环时，PTCDA显示出最佳的循环稳定性（图2a）。图2b显示了PTCDA的倍率性能。在电流密度为100 mA g−1时，PTCDA的初始放电容量为140 mA h g−1。随着电流密度的增加，PTCDA的可逆容量逐渐减小，在200、300和500 mA g−1下，其Mg存储容量分别为105、60和40 mA h g−1。当电流密度恢复到200 mA g−1时，容量可以恢复到初始值。
图2c显示了电流密度为200 mA g−1时PTCDA的充放电曲线。放电平台位于1.7 V，充电平台位于2.1 V。
与MBs中报告的其他正极材料相比，PTCDA具有更高的工作电压平台和较小的极化（图2d）。此外， PTCDA正极的长期循环稳定性显示(图2e)其初始容量为126 mA h g−1，即使经过150周循环，可逆容量仍保持100 mA h g−1（200 mA g−1）。在长循环过程中，库伦效率保持98%。研究结果表明，有机材料可以作为高性能和环保的可充电多价离子电池的正极材料。
图3b显示了两个氧化还原峰的电流与扫速的对数曲线，b值表示拟合线的斜率。峰1和2相关的b值分别为0.99和0.98，表明电容贡献的容量很大。此外，作者还通过恒电流间歇滴定技术（GITT）计算有机晶格中的Mg2+扩散系数。如图3c所示，PTCDA提供130 mA h g−1的放电容量，对应于氧化还原过程中的大约2个电子的转移。
图5c显示PTCDA电极在Na-APC和K-APC电解液中的循环稳定性，分别在65周循环后释放出104和90 mA h g-1的容量。与LiCl相似，与APC电解液和高放电平台相比，含有其他溶解盐的电解液也显示出明显的溶解抑制作用。全文总结综上所述，作者证明PTCDA可以作为非水性MBs的正极材料。通过对含LiCl的APC电解液的盐溶抑制方法，PTCDA的可逆容量为126 mA h g−1（在200 mA g−1下）、优异的倍率性能和良好的循环稳定性（即使在150周循环之后，在200 mA g−1下仍有100 mA h g−1）。
此外，还将其溶出抑制行为扩展到其他可溶盐（NaCl和KCl）中，使PTCDA的电化学性能得到显著改善。该方法有效地实现了非水体系中主体材料的最大化利用，为高压大容量有机电极材料在高能量密度多价离子电池系统中的应用提供了新的前景。文献信息Salt-Controlled dissolution in pigment cathode for high-capacity and long-lifemagnesium organic batteries.（Nano Energy 2019,DOI: org/10.1016/j.nanoen.2019.103902）原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.103902
