硝基化合物电化学还原衍生的偶氮化合物用于高性能锂离子电池

本文摘要：【章节】由于对可充电锂离子电池（LIBs）的市场需求大大减少，环境友好性和可持续性已沦为电极材料的关键因素。然而，生产无机电极材料如LiCoO2和石墨不会消耗大量的能量并获释大量的CO2。此外，废旧电池可能会通过将钴基电极中的剧毒重金属外泄到土壤和水中而引起更加相当严重的环境问题。 为了回避环境和可持续性挑战，研发节约能源，可持续和可回收电池材料具备最重要意义。

【章节】由于对可充电锂离子电池（LIBs）的市场需求大大减少，环境友好性和可持续性已沦为电极材料的关键因素。然而，生产无机电极材料如LiCoO2和石墨不会消耗大量的能量并获释大量的CO2。此外，废旧电池可能会通过将钴基电极中的剧毒重金属外泄到土壤和水中而引起更加相当严重的环境问题。

为了回避环境和可持续性挑战，研发节约能源，可持续和可回收电池材料具备最重要意义。【成果概述】近日，马里兰大学王春生（通讯作者）团队基于硝基化合物向高性能锂离子电池极氮化合物的电化学转化成设计了一种新的化学物质。自由选择4－硝基苯甲酸锂盐（NBALS）作为模型硝基化合物，系统研究了硝基化合物的结构，锂化／干锂机理和电化学性能。

NBALS在0．5C时的初始容量为153mAhg－1，100次循环后维持131mAhg－1的容量。详尽密切相关指出，在最初的电化学锂化过程中，结晶NBALS中的硝基不可逆地还原成为无定形极氮化合物。随后，极氮化合物在电池／静电循环中以低电化学性能共轭地锂化／干锂。

极氮化合物的锂化／干锂机理也通过必要用于极氮化合物作为电极材料来检验，所述电极材料展现出出与硝基化合物类似于的电化学性能，同时具备更高的初始库仑效率。涉及成果以为题“AzoCompoundsDerivedfromElectrochemicalReductionofNitroCompoundsforHighPerformanceLi‐IonBatteries”公开发表在了Adv．Mater．上。【图文简介】图1锂离子电池中有机分子的工作原理在N－N反应中，两个硝基被锂离子还原偶氮恩，构成Li2O图2NBALS在锂离子电池中的电化学性能a）恒电流电池／静电曲线b）0．1mVs－1的循环伏安图c）在0．5C的电流密度下脱锂能力和库伦效率与循环次数的关系d）倍率性能图3光谱分析a）1个循环之前和之后的NBALS电极的纳曼光谱b）1个循环之前和之后的NBALS电极的质谱c）1个循环之前和之后的NBALS电极的XRD光谱d）从NBALS向极氮化合物还原成的图示和计算出来【小结】该工作由硝基化合物锂化制备的极氮化合物用作高性能LIBs的新型锂离子电池活性材料。详尽密切相关指出，在初始锂化过程中，硝基化合物不可逆地转化成为极氮化合物和具备较低ICE的Li2O。

用作有机电极的硝基和极氮化合物的找到为高性能LIBs获取了新的机会。

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