Predicting the Solubility of Organic Energy Storage Materials Based on Functional Group Identity and Substitution Pattern

溶解度 蒽醌类 电解质 化学 材料科学 工艺工程 计算化学 有机化学 电极 计算机科学 工程类 物理化学 植物 生物
作者
Madison R. Tuttle,Emma Brackman,Farshud Sorourifar,Joel A. Paulson,Shiyu Zhang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:14 (5): 1318-1325 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.3c00182
摘要

Organic electrode materials (OEMs) provide sustainable alternatives to conventional electrode materials based on transition metals. However, the application of OEMs in lithium-ion and redox flow batteries requires either low or high solubility. Currently, the identification of new OEM candidates relies on chemical intuition and trial-and-error experimental testing, which is costly and time intensive. Herein, we develop a simple empirical model that predicts the solubility of anthraquinones based on functional group identity and substitution pattern. Within this statistical scaffold, a training set of 18 anthraquinone derivatives allows us to predict the solubility of 808 quinones. Internal and external validations show that our model can predict the solubility of anthraquinones in battery electrolytes within log S ± 0.7, which is a much higher accuracy than existing solubility models. As a demonstration of the utility of our approach, we identified several new anthraquinones with low solubilities and successfully demonstrated their utility experimentally in Li-organic cells.

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