11月17日，華中科技大學光電信息學院王成亮教授在《化學研究述評》（Accounts of Chemical Research）上以《設(shè)計高性能有機電池》（Designing high performance organic batteries）為題，總結(jié)并發(fā)表了課題組近年來在有機儲能電池領(lǐng)域的系列進展。
功能有機高分子材料見證了鋰離子電池的快速發(fā)展、商業(yè)化進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。但目前，僅有屈指可數(shù)的無機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，因此其研究帶來了有機電池研究的復興。盡管如此，到目前為止，有機電池的研究還存在著很多問題亟需解決，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有機高分子材料在儲能電池中的應用展開了系統(tǒng)研究：提出擴大共軛體系可以提高有機電池的快充性能；從π-π到π-d，對共軛配位聚合物材料展開了系統(tǒng)研究，揭示了共軛配位聚合物材料的化學態(tài)等普遍規(guī)律，獲得了高性能電極材料；指出有機高分子材料與無機材料的本質(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提高電池性能的新方法；針對小分子電極材料的溶解，開發(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散的新方法。
圖為有機電池的挑戰(zhàn)與可能解決方法。
基于這些研究，《設(shè)計高性能有機電池》一文總結(jié)了課題組近些年來從分子設(shè)計到電池中各組分調(diào)控的思路和方法，并結(jié)合這些理解展望了有機電池的美好未來。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。
圖為“Accounts of Chemical Research”設(shè)計封面。
該系列工作得到了國家自然科學基金委面上項目的支持。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00465
