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在此基础上通过一步氧化反应,制备了THAQ的二聚体四氢六醌THHQ。该材料中醌基含量进一步提高,电化学性能改善,这是因为形成二聚体后分子的溶解性下降,稳定性提高。
图3 THHQ分子结构式
在此之后,又各有科学家对其进行改进,分别制成了以均苯四酸二酐、醌茜、AlCl3为主要原料合成了壬苯并六醌DBHQ以及2,4-三硝基-9-芴酮(TNF)化合物,平均能量密度增加,容量更高。
图4 DBHQ分子结构式
图6 TNF电极的充放电机制
总体来说,主要官能团为羰基和硝基的含氧共轭有机正极材料放电容量较高,但循环性和倍率性能较差。为此,科学家们对其进行改性研究,部分改性方案和研究结果如下:
(1)加入导电碳的含量。这不仅在一定程度上抑制活性物质的溶解,还能提高电极的导电性能。如可以直接把有机活性材料(苯醌衍生物的杯,芳烃,CQ)共价接枝在导电碳颗粒(炭黑CB)或无机纳米SiO2表面上,得到CB/CQ和SiO2/CQ复合活性材料。在牺牲电极材料比容量的情况下,获得了较好的循环性能和倍率性能。
图7 CB/CQ(红色)和SiO2/CQ(黑色)复合活性材料的循环稳定性能
(2)通过锂/钠盐化措施降低有机物在电解液中的溶解度,并通过有机羰基锂盐/钠盐化合物粒径的纳米化措施增大有机物与导电物质的接触面积,缩短Li+扩散通道,提高能量密度。
科学家研究了环戊烯三酮酸二钠盐在不同粒径下的电化学性能,结果显示直径为150nm的颗粒作为正极材料具备更好的电化学性能,循环稳定性好。
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