11月17日，華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院王成亮教授在《化學(xué)研究述評(píng)》（Accounts of Chemical Research）上以《設(shè)計(jì)高性能有機(jī)電池》（Designing high performance organic batteries）為題，總結(jié)并發(fā)表了課題組近年來(lái)在有機(jī)儲(chǔ)能電池領(lǐng)域的系列進(jìn)展。
功能有機(jī)高分子材料見(jiàn)證了鋰離子電池的快速發(fā)展、商業(yè)化進(jìn)程以及其替代品研究的興起。作為一種可能的替代選擇，有機(jī)高分子材料擁有柔性、性能可調(diào)、材料種類豐富多樣、潛在高容量、天然資源豐富和可回收等眾多優(yōu)點(diǎn)。但目前，僅有屈指可數(shù)的無(wú)機(jī)材料被用作商用鋰電池的電極材料。羰基化合物與早期的導(dǎo)電聚合物等材料相比，具有較高的容量和穩(wěn)定性，因此其研究帶來(lái)了有機(jī)電池研究的復(fù)興。盡管如此，到目前為止，有機(jī)電池的研究還存在著很多問(wèn)題亟需解決，包括高容量、快充性能、良好循環(huán)性、高輸出電壓和低成本等眾多需求。
在此情況下，王成亮課題組近些年對(duì)有機(jī)高分子材料在儲(chǔ)能電池中的應(yīng)用展開(kāi)了系統(tǒng)研究：提出擴(kuò)大共軛體系可以提高有機(jī)電池的快充性能；從π-π到π-d，對(duì)共軛配位聚合物材料展開(kāi)了系統(tǒng)研究，揭示了共軛配位聚合物材料的化學(xué)態(tài)等普遍規(guī)律，獲得了高性能電極材料；指出有機(jī)高分子材料與無(wú)機(jī)材料的本質(zhì)區(qū)別在于分子間弱相互作用，從而提出了利用弱相互作用來(lái)提高電池性能的新方法；針對(duì)小分子電極材料的溶解，開(kāi)發(fā)了一系列選擇性滲透膜，提出了一種抑制活性材料溶解和擴(kuò)散的新方法。
圖為有機(jī)電池的挑戰(zhàn)與可能解決方法。
基于這些研究，《設(shè)計(jì)高性能有機(jī)電池》一文總結(jié)了課題組近些年來(lái)從分子設(shè)計(jì)到電池中各組分調(diào)控的思路和方法，并結(jié)合這些理解展望了有機(jī)電池的美好未來(lái)。該論文的通訊作者為王成亮教授，論文的第一作者為博士生陳遠(yuǎn)。
圖為“Accounts of Chemical Research”設(shè)計(jì)封面。
該系列工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00465
