A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries

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作者
Tianyang Chen,Harish Banda,Jiande Wang,Julius J. Oppenheim,Alessandro Franceschi,Mircea Dincă
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:10 (3): 569-578 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acscentsci.3c01478
摘要

Eliminating the use of critical metals in cathode materials can accelerate global adoption of rechargeable lithium-ion batteries. Organic cathode materials, derived entirely from earth-abundant elements, are in principle ideal alternatives but have not yet challenged inorganic cathodes due to poor conductivity, low practical storage capacity, or poor cyclability. Here, we describe a layered organic electrode material whose high electrical conductivity, high storage capacity, and complete insolubility enable reversible intercalation of Li+ ions, allowing it to compete at the electrode level, in all relevant metrics, with inorganic-based lithium-ion battery cathodes. Our optimized cathode stores 306 mAh g–1cathode, delivers an energy density of 765 Wh kg–1cathode, higher than most cobalt-based cathodes, and can charge–discharge in as little as 6 min. These results demonstrate the operational competitiveness of sustainable organic electrode materials in practical batteries.
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