武大曹余良Angew：芳酮作为高性能钠离子电池正极的温和预钠化试剂

化学预沉法是提高钠离子电池能量密度的有效方法。然而，目前报道的预钠化试剂基本都是低还原电位(~0.1 V vs. Na⁺/Na)的多环芳烃(PAHs)，容易引起预钠化正极的过钠化和结构恶化。

在此，武汉大学曹余良团队通过在多环芳烃中引入羰基(C=O)来平衡共轭和诱导效应，合理设计了芳香酮(AKs)作为温和的预钠试剂。其中化合物9-FN和BP的平衡电位分别为1.55 V和1.07 V(相对于Na⁺/Na)。

此外，9-FN具有多种吸钠主体(隧道型Na_0.44MnO₂、层状Na_0.67Ni_0.33Mn_0.67O₂、聚阴离子型Na₄Fe_2.91(PO₄)₂P₂O₇、Na₃V₂(PO₄)3和Na₃V₂(PO₄)₂F₃)的预钠能力，大大提高了正极的初始充电能力，以平衡负极的容量。结果表明，芳香酮类化合物是高性能钠离子电池正极预钠化试剂中的一种有竞争力的试剂，对今后的研究和应用具有一定的启发意义。

图1. PS-NMO经0.1 M Na-BP-DME预处理不同时间后的初始充放电曲线

总之，该工作在揭示各种预处理试剂的HOMO能级与氧化还原电位之间的关系的基础上，提出了芳香酮作为一种新型的温和预钠试剂。通过在多环芳烃中引入基(C=O)来平衡共轭和诱导效应，设计的芳香酮在预钠化过程中表现出适度的还原能力，避免了正极材料的结构损伤。Na-9-FN-DME预修饰的PS-NMO的充放电容量可提高到109.7mAhg，1000次循环后的容量保持率也提高了72.1%。

此外，AKs也成功地扩展到SIB中的许多其他典型的正极材料，如NNMO，NFPP，NVP和NVPF。因此，该工作可为合理设计适用的预处理试剂提供新的指导。

图2. NNMO的初始充放电曲线

Aromatic Ketones as Mild Presodiating Reagents toward Cathodes for High-Performance Sodium-Ion Batteries， Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202317439

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