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Redox Shuttles with Axisymmetric Scaffold for Overcharge Protection of Lithium-Ion Batteries

机译：氧化还原梭式与轴对称支架，用于锂离子电池的过充电保护

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摘要

The derivatives of 1,4-dimethoxybenzene are thus far the best performing redox shuttle additives for overcharge protection of Li-ion batteries. The most durable molecules of this kind typically possess two in-plane methoxy groups that are equivalent by inversion symmetry. However, such geometry leads to a vanishing average dipole moment that causes poor solubility of these molecules in carbonate-based electrolytes. In this study, a novel redox shuttle additive, 1,2,3,4-tetrahydro-6,7-dimethoxy-1,1,4,4-tetramethyl-naphthalene (TDTN), is introduced. It has been demonstrated that reversible oxidation at 4.05 V versus Li+/Li, high polarity, high solubility (around 0.4 M), and excellent electrochemical stability (150 overcharge cycles at C/2 rate with 100% overcharge) can all be achieved simultaneously by the imposition of axial symmetry in the corresponding radical cation that is generated by electrochemical oxidation of TDTN in the battery. The intricate interplay between the symmetry and the chemical stability of the radical cation is scrutinized using magnetic resonance spectroscopy and electron structure modeling.
机译：因此，1,4-二甲氧基苯的衍生物是最佳性能的氧化还原梭添加剂，用于锂离子电池的过充电保护。这种最耐用的分子通常具有两种通过反转对称等同的面内甲氧基。然而，这种几何形状导致消失的平均偶极力矩，导致这些分子在碳酸盐基电解质中的溶解度不存在差。在本研究中，引入了一种新型的氧化还原梭添加剂，1,2,3,4-四氢-6,7-二甲氧基-1,1,4,4-四甲基 - 萘（TDTN）。已经证明，可逆氧化在4.05V与Li + / Li，高极性，高溶解度（约0.4μm），以及优异的电化学稳定性（150个C / 2速率，100％过充电的速率下的150个过充电循环）可以同时实现电池中TDTN电化学氧化产生的相应自由基阳离子中的轴对称施加。使用磁共振光谱和电子结构建模仔细地仔细地对称性与自由基阳离子的化学稳定性之间的复杂相互作用。

著录项

  • 来源
    《Advanced energy materials》 |2016年第19期|1600795.1-1600795.7|共7页
  • 作者

    Weng Wei; Huang Jinhua; Shkrob Ilya A.; Zhang Lu; Zhang Zhengcheng;

  • 作者单位

    Argonne Natl Lab Chem Sci & Engn Div 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab Chem Sci & Engn Div 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA|Argonne Natl Lab Joint Ctr Energy Storage Res 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab Chem Sci & Engn Div 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA|Argonne Natl Lab Joint Ctr Energy Storage Res 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab Chem Sci & Engn Div 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA|Argonne Natl Lab Joint Ctr Energy Storage Res 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab Chem Sci & Engn Div 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA|Argonne Natl Lab Joint Ctr Energy Storage Res 9700 S Cass Ave Argonne IL 60439 USA;

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