A case study on storage and capacity fading mechanism of poly(perylene diimides) cathode in aqueous zinc ion battery

水溶液 单体 氧化还原 化学 插层(化学) 电解质 电化学 无机化学 电极 有机化学 分子 聚合物 物理化学
作者
Xiang Gao,Zhihao Liu,Xiaoqin Tuo,Shuyu Chen,Si Cai,Min Yan,Qi Zhang,Zhitian Liu
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:453: 142321-142321 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2023.142321
摘要

Organic electroactive compounds can be applied as alternative cathodes in aqueous zinc ion batteries (AZIBs) with high stability and low toxicity. In the present study, the storage and capacity fading mechanism of a poly(perylene diimides) named OAP and its monomer, 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylicacid-dianhydride (PTCDA), is studied. As disclosed by the structural and electrochemical characterization, OAP exhibits larger capacity, better cycling stability and rate performance compared with the monomer PTCDA, which is due to the reduced solubility in the electrolyte, rougher surface and better tolerance to volume expansion. Electrochemical measurements and ex-situ characterization show that there are two storage ways in OAP-based AZIBs: (1) the redox reaction of the carbonyl groups. Compared with carbonyls in anhydrite groups, the redox reaction of carbonyls in imide groups exhibited better reversibility. (2) partially reversible intercalation and de-intercalation of zinc ion/proton between perylene structures. This work is meaningful for design novel and stable organic electrode materials for AZIBs.
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