近日，化学与材料科学学院先进储能材料与电池团队在高性能金属有机配位聚合物锂离子电池正极领域取得重要突破，相关成果以“Layered Copper-Anthraquinone Coordination Polymer Cathode Leveraging Dual-Redox Sites and Facilitated Ion Diffusion for High-Performance Lithium-Ion Batteries”为题发表于国际顶级化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》（DOI:10.1002/anie.1605227）。该论文以河北大学为第一通讯单位，化学与材料科学学院硕士生刘娜为第一作者，河北大学王刘彬副教授和南开大学李福军教授为共同通讯作者。
当前商用无机锂电正极存在稀有金属资源短缺、开采污染、容量低等短板，有机电极材料原料绿色丰富，但普遍存在电解液溶解、导电性差、离子传输缓慢等问题。针对上述瓶颈，团队以1,4-二羟基蒽醌（DHAQ）为配体、Cu2+为金属节点，构筑层状Cu-DHAQ配位聚合物，多重优势协同破解有机电极短板：配位键束缚有机配体，从根源抑制活性物质溶出，显著提升循环稳定性；构建出Cu2+/Cu+、C=O双氧化还原活性位点，实现三电子可逆储锂，大幅提升比容量；层状结构拥有0.94 nm大层间距，大幅降低Li+扩散能垒，倍率性能优异；金属-配体共轭窄化能带间隙，材料电导率较纯DHAQ提升6个数量级。研究完整阐明了分步可逆储锂机制，组装的预锂化硬碳||Cu-DHAQ扣式、软包全电池可稳定驱动温湿度计等小型电子设备，具备良好应用前景。
该工作提出“双氧化还原位点+层状快速离子通道”协同设计思路，为高性能绿色有机锂电正极开发提供全新思路。2024年以来，该课题组聚焦金属有机配位储能电极，已在Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.(2)、ACS Energy Lett.等化学类权威期刊产出系列研究成果，形成特色研究体系。
以上工作得到国家自然科学基金、河北省教育厅青年拔尖人才项目、河北大学多学科交叉研究项目和生命科学与绿色发展研究院青年拔尖人才项目的大力资助。
论文链接：
[1] https://doi.org/10.1002/anie.1605227
[2]https://doi.org/10.1002/ange.202416392
[3]https://doi.org/10.1039/d5sc03041b
[4]https://doi.org/10.1039/d3sc05023h
[5]https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00976
