基于螺旋聚异氰酸蒽醌(PIC-AQs)阴极材料的长循环锂金属电池研究

来自国内的研究人员通过钯催化剂(Pd-II)活聚合反应，设计合成了一系列具有螺旋结构的聚异氰酸蒽醌(PIC-AQs)阴极材料。该材料展现出优异的分子量可控性和低分散指数(PDI)，在锂金属电池(LMBs)中实现了2000次循环后仍保持141 mAh g-1的高容量。研究还创新性地采用聚离子液体电解质构建了全固态柔性软包电池，在弯曲和切割等极端条件下保持稳定性能，为柔性电子设备提供了新型有机电池解决方案。

　　

这项突破性研究展示了如何利用钯催化剂(Pd-II)实现侧链蒽醌(Anthraquinone, AQ)修饰的聚异氰化合物(Polyisocyanide, PIC)的可控聚合。通过精妙的分子设计，研究人员成功制备出具有刚性螺旋主链的PIC-1AQ_n和PIC-2AQ_n系列聚合物，其不仅具备90%以上的高收率，更展现出精准可控的数均分子量(M_n)和极低的分散指数(PDI)。

得益于窄带隙能带结构和低未占分子轨道能级，特别是PIC-2AQ材料中蒽醌侧链赋予的空间自由度，该阴极材料在锂金属电池(Lithium Metal Batteries, LMBs)中表现出惊人的循环稳定性——在1 A g^-1的高电流密度下循环2000次后，容量仍保持在141 mAh g^-1。更令人振奋的是，研究团队创新性地采用原位聚合的聚离子液体(Poly(ionic liquid))电解质，成功构建出全固态PIC-2AQ柔性软包电池。这种突破性设计使电池在弯曲、切割等极端机械操作下仍能保持稳定性能，完美兼顾了安全性和实用性，为下一代柔性电子设备提供了革命性的能源解决方案。