Mg-Ion Battery Electrode: An Organic Solid’s Herringbone Structure Squeezed upon Mg-Ion Insertion

化学 范德瓦尔斯力 离子 分子 结晶学 二价 电极 透射电子显微镜 电池(电) 水溶液 晶体结构 纳米技术 物理化学 材料科学 物理 功率(物理) 有机化学 量子力学
作者
Ismael A. Rodríguez‐Pérez,Yifei Yuan,Clement Bommier,Xingfeng Wang,Lu Ma,Daniel P. Leonard,Michael Lerner,Rich G. Carter,Tianpin Wu,P. Alex Greaney,Jun Lü,Xiulei Ji
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (37): 13031-13037 被引量:167
标识
DOI:10.1021/jacs.7b06313
摘要

We report that crystalline 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA), an organic solid, is highly amenable to host divalent metal ions, i.e., Mg2+ and Ca2+, in aqueous electrolytes, where the van der Waals structure is intrinsically superior in hosting charge-dense ions. We observe that the divalent nature of Mg2+ causes unique squeezing deformation of the electrode structure, where it contracts and expands in different crystallographic directions when hosting the inserted Mg-ions. This phenomenon is revealed experimentally by ex situ X-ray diffraction and transmission electron microscopy, and is investigated theoretically by first-principles calculations. Interestingly, hosting one Mg2+ ion requires the coordination from three PTCDA molecules in adjacent columns of stacked molecules, which rotates the columns, thus reducing the (011) spacing but increasing the (021) spacing. We demonstrate that a PTCDA Mg-ion electrode delivers a reversible capacity of 125 mA h g–1, which may include a minor contribution of hydronium storage, a good rate capability by retaining 75 mA h g–1 at 500 mA g–1 (or 3.7 C), and a stable cycle life. We also report Ca2+ storage in PTCDA, where a reversible capacity of over 80 mA h g–1 is delivered.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
哈哈哈哈完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
simon完成签到 ,获得积分10
4秒前
geg完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
lilililili发布了新的文献求助30
6秒前
6秒前
木鱼完成签到,获得积分10
6秒前
Ava应助xiao采纳,获得10
7秒前
Eden发布了新的文献求助10
8秒前
共享精神应助liu采纳,获得10
8秒前
xiaoni完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
12秒前
顺心电话完成签到,获得积分10
13秒前
lalala完成签到,获得积分10
13秒前
lvzhou完成签到,获得积分10
13秒前
木鱼发布了新的文献求助10
14秒前
COA-ACP发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
geg关闭了geg文献求助
15秒前
晨光中完成签到,获得积分10
15秒前
lvzhou发布了新的文献求助10
16秒前
大个应助yolo采纳,获得10
17秒前
17秒前
调研昵称发布了新的文献求助10
18秒前
upupup完成签到,获得积分10
19秒前
Tricia发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
斑比发布了新的文献求助10
20秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得50
20秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
21秒前
zzt应助科研通管家采纳,获得10
21秒前
21秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
Classics in Total Synthesis IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3149519
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2800571
关于积分的说明 7840676
捐赠科研通 2458112
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1308279
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628471
版权声明 601706