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

化学 离子 电极 电池(电) 物理化学 热力学 有机化学 功率(物理) 物理
作者
Ismael A. Rodríguez‐Pérez,Yifei Yuan,Clement Bommier,Xingfeng Wang,Lu Ma,Daniel P. Leonard,Michael M. 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:180
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.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
CC完成签到 ,获得积分10
1秒前
JamesPei应助yiyi采纳,获得10
2秒前
3秒前
小鑫发布了新的文献求助10
3秒前
隐形曼青应助leonal采纳,获得10
3秒前
泡芙完成签到,获得积分10
4秒前
仓颉发布了新的文献求助10
4秒前
xiejuan完成签到,获得积分0
5秒前
健忘冰蝶应助浮云客采纳,获得10
6秒前
hancahngxiao发布了新的文献求助50
7秒前
7秒前
小莫发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
safari完成签到 ,获得积分10
10秒前
儒雅沛凝完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI6.1应助甜甜圈采纳,获得30
10秒前
Mr醉猫完成签到 ,获得积分10
11秒前
joy完成签到 ,获得积分10
11秒前
深情安青应助壮观艳采纳,获得10
12秒前
荧光闪烁完成签到,获得积分10
12秒前
星河鹭起完成签到,获得积分10
12秒前
大力思萱发布了新的文献求助30
14秒前
14秒前
橙子发布了新的文献求助10
14秒前
乐乐应助小鑫采纳,获得10
14秒前
难过千凝发布了新的文献求助10
14秒前
研友_VZG7GZ应助DUB采纳,获得10
15秒前
爱科研的小白完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
17秒前
炉管完成签到,获得积分10
17秒前
千峰发布了新的文献求助10
17秒前
20秒前
22秒前
爱晴海完成签到,获得积分20
22秒前
yuHS完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
25秒前
Clara凤完成签到,获得积分10
26秒前
An完成签到,获得积分10
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Association of Reentry Well-Being with Psychological Distress, Employment, and Housing Instability 15-Months After Incarceration 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7029367
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8699326
关于积分的说明 18431655
捐赠科研通 6530035
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3112131
关于科研通互助平台的介绍 2189973
邀请新用户注册赠送积分活动 2087666