Angew：耗散型电化学石英晶体微天平（EQCM-D）技术在p-型有机电极材料的电化学机理研究中的应用

有机电极材料具有结构多样、电化学性能可调的特点，近年来受到广泛关注，有望在新一代电池技术中得到应用。

有机电极材料在存储电荷的过程中，其活性中心会发生氧化还原反应。根据活性中心的电荷变化，可以将有机电极材料分为n型，p型和双极型。n型材料在充放电过程中先被还原为阴离子状态，已经被用于多种金属离子电池，比容量高，但电压较低。与之相反，p型电极材料被氧化为带正电的阳离子，能提供更高的电压平台和能量密度，但是比容量较低。因此，设计合成高容量的p型材料对于高性能有机电极材料的发展具有重要意义。

近日，中科院上海有机所的黄晓宇研究员和李永军副研究员报道了一种含有二甲基吩嗪（DMP）的p型有机电极材料：聚乙烯基二甲基吩嗪（PVDMP）。这种聚合物可以发生两电子氧化还原反应，电压平台高（3.0/3.6 V vs Li/Li+），理论比容量高达227 mAh g-1，并且在电解液中的溶解性极低。

在充放电过程中，PVDMP的侧基可以发生两步氧化还原反应，同时伴随两次阴离子的嵌入以保持电中性，从而实现电荷的储存。因此，阴离子的选择对PVDMP的电荷存储能力有重要的影响。作者通过电化学研究发现了PVDMP的氧化还原反应对阴离子具有选择性，并利用耗散型电化学石英晶体微天平（EQCM-D）技术研究了阴离子的掺杂对聚合物薄膜的质量和粘弹性的影响，揭示了PVDMP在氧化还原反应中的两步阴离子掺杂机制。以PVDMP为正极有机锂离子电池在优化的电解液体系中具有优异的倍率性能和循环稳定性，3900次循环后仍能保持稳定的容量。

该成果以“Anion-dependent redox chemistry of p-type poly(vinyldimethylphenazine) cathode materials”为题在线发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。上海有机所黄晓宇研究员和李永军副研究员为论文的通讯作者，有机所和上海科技大学联合培养硕士生段安为论文第 一作者。该研究得到国家自然科学基金委和上海市科委的支持。

(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202302754)

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