锂离子电池具有高能密度和长循环寿命

电动悟空摘录 锂离子电池具有高能密度和长循环寿命，广泛应用于便携式电子产品和电动汽车。但锂成本高，储量有限，需要开发钠离子电池等替代储能系统（SIB）。

(图片来源:釜山大学)

钠具有与锂相似的物理化学性质，并能提供可持续性和成本效益。但钠离子大，扩散动力学慢，难以适应商用碳负极中的碳微结构SIB负极存在结构不稳定和存储性能差的问题。使用掺杂原子的碳材料有望解决这些问题，但其制备过程复杂、昂贵、耗时。

据外媒报道，最近，韩国釜山国立大学（Pusan National University）的Seung Geol Lee教授负责的团队使用喹亚啶酮（quinacridones）制备碳作为前体SIB负极。喹酮类化合物的有机染料具有不同的结构和功能产生不同的热分解行为和微结构。作为储能材料的前体，热解喹酮能极大地改变二次电池的性能。因此，高效电池可以通过控制有机染料前体的结构来创建。

在这项研究中，研究人员专注于2、9-2甲基喹A啶酮(2、9-DMQA）。该材料具有6000平行分子填充结构°C下热解时，可从浅红色变为黑色，残炭率高达61%。接下来，研究人员对潜在的热解机制进行了全面的实验分析。

研究人员建议甲基取代基在450°C分解产生自由基，形成多环芳烃。由平行堆积方向上的键桥产生的多环芳烃具有纵向生长微结构。此外，2,9-DMQA含氮和含氧官能团释放气体，在微观结构中形成无序区域。相反，热解并没有取代喹亚啶酮形成高聚集结构。由此可见，前体晶体取向对形态发展影响很大。

此外，在600°C下热解的2,9-DMQA，作为SIB负极表现出高倍率性能(0.05 A/g时为290 mAh/g）和良好的循环稳定性(5 A/g时为134 mAh/g，持续1000个循环)。含氮和含氧基团可以进一步改善电池的储存，因为表面限制和层间距增加。

Lee教授说：喹亚啶酮等有机染料可作为钠离子电池的负极材料，为大规模储能系统的大规模生产提供高效率。