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Successive Cationic and Anionic (De)‐Intercalation/ Incorporation into an Ion‐Doped Radical Conducting Polymer
Batteries & Supercaps ( IF 5.1 ) Pub Date : 2019-10-07 , DOI: 10.1002/batt.201900117 Heng Chen 1 , Chengyang Xu 1 , Yadi Zhang 1 , Mufan Cao 1 , Hui Dou 1 , Xiaogang Zhang 1
Batteries & Supercaps ( IF 5.1 ) Pub Date : 2019-10-07 , DOI: 10.1002/batt.201900117 Heng Chen 1 , Chengyang Xu 1 , Yadi Zhang 1 , Mufan Cao 1 , Hui Dou 1 , Xiaogang Zhang 1
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The further development of conducting polymers (CPs) as electrode materials is restricted by the limited doping level, solely ionic reaction as well as the insufficient reversibility and stability. In order to overcome the deficiency of intrinsic properties, a combined strategy is adopted to modify a p‐type CP (polythiophene, PTh) through grafting a radical pendant (2,2,6,6‐tetramethylpiperidinyl‐1‐oxyl, TEMPO) and incorporating a redox‐active dopant (Fe(CN)63−) into the π‐conjugated backbone of PTh. TEMPO group works as the electron donor allowing anionic incorporation (PF6−, ClO4−) and Fe(CN)63− doping in the conducting matrixes of PTh combines with cations (Li+) to deliver extra capacity, leading to the final composite shows a successive cationic and anionic (de)‐intercalation behavior. This dual‐ion transportation mechanism of Fe(CN)63− doped P(Th‐TEMPO) facilitates the enhanced electrochemical performance, including two significant voltage plateaus (3.6 V and 2.9 V), a reversible capacity from 76 mAh g−1 to 135 mAh g−1 at an ultra‐high coulombic efficiency (more than 99 %), which result in a high energy density.
中文翻译：
连续的阳离子和阴离子（De）嵌入/结合到离子掺杂的自由基导电聚合物中
导电聚合物（CPs）作为电极材料的进一步发展受到有限的掺杂水平，仅离子反应以及不充分的可逆性和稳定性的限制。为了克服固有特性的不足，采取了一种联合策略，通过接枝自由基侧基（2,2,6,6-四甲基哌啶基-1-氧基，TEMPO）并修饰p型CP（聚噻吩，PTh）氧化还原活性掺杂剂（Fe（CN）6 3−）进入PTh的π共轭主链。TEMPO组可以作为电子给体使阴离子掺入（PF 6 -，CLO 4 - ）和Fe（CN）6 3-的PTH联合收割机的与阳离子传导基质掺杂（栗+）以提供额外的容量，导致最终的复合材料显示出连续的阳离子和阴离子（脱）插层行为。Fe（CN）6 3−掺杂的P（Th-TEMPO）的这种双离子传输机制有助于增强电化学性能，包括两个显着的电压平稳期（3.6 V和2.9 V），可逆容量从76 mAh g -1至135 mAh g -1，具有超高的库仑效率（超过99％），从而实现了高能量密度。
更新日期：2019-10-10
中文翻译：
连续的阳离子和阴离子（De）嵌入/结合到离子掺杂的自由基导电聚合物中
导电聚合物（CPs）作为电极材料的进一步发展受到有限的掺杂水平，仅离子反应以及不充分的可逆性和稳定性的限制。为了克服固有特性的不足，采取了一种联合策略，通过接枝自由基侧基（2,2,6,6-四甲基哌啶基-1-氧基，TEMPO）并修饰p型CP（聚噻吩，PTh）氧化还原活性掺杂剂（Fe（CN）6 3−）进入PTh的π共轭主链。TEMPO组可以作为电子给体使阴离子掺入（PF 6 -，CLO 4 - ）和Fe（CN）6 3-的PTH联合收割机的与阳离子传导基质掺杂（栗+）以提供额外的容量，导致最终的复合材料显示出连续的阳离子和阴离子（脱）插层行为。Fe（CN）6 3−掺杂的P（Th-TEMPO）的这种双离子传输机制有助于增强电化学性能，包括两个显着的电压平稳期（3.6 V和2.9 V），可逆容量从76 mAh g -1至135 mAh g -1，具有超高的库仑效率（超过99％），从而实现了高能量密度。
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