祝贺课题组硕士研究生童绎帆在《Green Chemistry》上发表文章

2026.06.25

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有机电极材料(OEMs),尤其是导电聚合物,凭借高理论比容量与分子结构可调控等优势备受关注。但该类材料实际应用存在诸多瓶颈:制备与加工流程繁琐,更关键的是其易在有机电解液中溶解,造成活性物质流失、电池容量快速衰减。本文提出一种简便、绿色的分子锚定策略,制备聚苯胺/磺化木质素(PANI/SL)复合负极;其中磺化木质素兼具生物分子模板与掺杂剂双重作用,构筑抗溶解、非共价键合一体化导电网络。得益于此,PANI/SL负极展现出优异的循环稳定性:在2.0安每克电流密度下循环3800圈后,容量保持率仍高达99.2%。机理研究表明,材料储钠活性位点为C=N、C=O官能团,同时存在π电子与钠离子的相互作用。放大制备实验进一步证实该分子锚定结构具备优异结构稳定性。本研究攻克了有机电极材料电解液溶出问题及其引发的循环衰减难题,提出利用工业副产物实现有机电极稳定化的通用设计思路,推动可持续、高倍率钠离子电池技术的发展。

综上,本文通过一种简易绿色的分子锚定策略,成功制备出适用于钠离子电池、具备超高稳定性的聚苯胺/磺化木质素(PANI/SL)有机复合负极。天然木质素本身结构刚性强、溶解性低,利用磺化木质素(SL)可有效缓解聚苯胺(PANI)在有机电解液中的溶出问题。材料内部形成的非共价相互作用网络既提升整体导电性,又能显著抑制聚苯胺在电解液中溶解。因此,优化后的PANI/SL负极表现出极为优异的长循环性能。C=O与C=N官能团的可逆氧化还原反应,以及芳香环对钠离子的吸附作用共同赋予材料优异的储钠能力。本研究证实功能性生物分子磺化木质素可用于构筑高性能有机电极材料。更重要的是,这种依托低成本可再生木质素的分子锚定策略,为解决有机电极稳定性难题提供了一条可持续、具备普适性的方案,为高性能储能材料的设计搭建了有价值的研究框架。