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Stable, Dual Redox Unit Organic Electrodes

机译：稳定的双重氧化还原单元有机电极

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摘要

The development of organic materials for electrochemical energy storage has attracted great attention because of their high natural abundance and relatively low toxicity. The bulk of these studies focus on small molecules, polymers, or porous/framework-type materials that employ one type of redox moiety. Here, we report the synthesis and testing of organic materials that incorporate two distinct types of redox units: triptycene-based quinones and perylene diimides. We examine this “dual redox” concept through the synthesis of both frameworks and small molecule model compounds with the redox units positioned at the vertices and connection points. Such a design increases the theoretical capacity of the material. It also imparts high stability because both examples are relatively rigid and highly insoluble in the electrolyte. Lithium-ion batteries consisting of the framework and the small molecule have an excellent cycling retention of 75 and 77%, respectively, over 500 cycles at 1 C. Our work emphasizes the advantages of using multiple redox units in the design of the cathodic materials and redox-active triptycene linkages to achieve high cycling stability.
机译：用于电化学储能的有机材料的开发由于其高自然丰度和相对较低的毒性而备受关注。这些研究大部分集中在使用一种类型的氧化还原部分的小分子，聚合物或多孔/骨架型材料上。在这里，我们报告了有机材料的合成和测试，其中包含两种不同类型的氧化还原单元：三并茂基醌和per二酰亚胺。我们通过合成框架和小分子模型化合物（其中氧化还原单元位于顶点和连接点）来研究这种“双重氧化还原”概念。这样的设计增加了材料的理论容量。因为两个实例都相对刚性并且在电解质中高度不溶，所以它还赋予了高稳定性。由骨架和小分子组成的锂离子电池在1 C下经过500次循环后，其出色的循环保持率分别为75％和77％。我们的工作强调在阴极材料的设计中使用多个氧化还原单元的优势。氧化还原活性三萜键，以实现高循环稳定性。

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