高速充電バッテリー用のピラジンベースのポリマー

高出力と安定したカソードの欠如は、充電式金属（Na、Mg、AL）バッテリーの開発を禁止しています。ここでは、環境に良心的で豊富で持続可能なポリマーであるポリ（ヘキサアザトリナフタレン）（PHATN）が、これらのバッテリーの普遍的なカソード材料として使用されています。Na-ion Batteries（NIBS）では、PHATNは50 MA G-1で220 MAH G-1の可逆容量を提供し、440 WH KG-1のエネルギー密度に対応し、10 AGで100 MAH G-1を保持します-1 50 000サイクルの後、これはペン先の最高のパフォーマンスの1つです。このような例外的なパフォーマンスは、より挑戦的なMGおよびALバッテリーでも観察されます。PHATNは、MGバッテリーで200サイクル後に110 MAH G-1の可逆容量を保持し、ALバッテリーで100サイクル後に92 MAH G-1を保持します。DFT計算、X線光電子分光法、ラマン、およびFTIRは、PHATNの電子不足ピラジン部位が金属イオンと可逆的に反応する酸化還元中心であることを示しています。

The lack of high-power and stable cathodes prohibits the development of rechargeable metal (Na, Mg, Al) batteries. Herein, poly(hexaazatrinaphthalene) (PHATN), an environmentally benign, abundant and sustainable polymer, is employed as a universal cathode material for these batteries. In Na-ion batteries (NIBs), PHATN delivers a reversible capacity of 220 mAh g-1 at 50 mA g-1 , corresponding to the energy density of 440 Wh kg-1 , and still retains 100 mAh g-1 at 10 Ag-1 after 50 000 cycles, which is among the best performances in NIBs. Such an exceptional performance is also observed in more challenging Mg and Al batteries. PHATN retains reversible capacities of 110 mAh g-1 after 200 cycles in Mg batteries and 92 mAh g-1 after 100 cycles in Al batteries. DFT calculations, X-ray photoelectron spectroscopy, Raman, and FTIR show that the electron-deficient pyrazine sites in PHATN are the redox centers to reversibly react with metal ions.