宁波大学，香港城市大学，Angew.：D-A-D型有机分子助力钠离子电池- 大数跨境

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宁波大学，香港城市大学，Angew.：D-A-D型有机分子助力钠离子电池

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2025-08-22

导读：宁波大学，香港城市大学，Angew.：D-A-D型有机分子助力钠离子电池

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文章信息

D-A-D型有机分子电极为钠离子电池提供快速扩散路径

第一作者：王宇辉

通讯作者：韩磊*，郭杰*，李国昌*，张其春*

单位：宁波大学，香港城市大学

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研究背景

钠离子电池因成本低、安全性高等优势，有望替代锂离子电池，但能量与功率密度亟待提升。电极材料是关键，有机电极材料 (OEMs) 具有设计灵活性、环境友好和理论容量高等优点，但多数OEMs 往往溶解度高、导电性差，影响其整体能量密度。开发高性能有机材料对钠离子电池发展至关重要。

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文章简介

近日，宁波大学韩磊教授课题组联合香港城市大学张其春教授，在国际知名期刊Angew. Chem. Int. Ed. 上发表题为“A Donor-Acceptor-Donor-type Organic Molecule as Effective Electrode to Form Rapid Diffusion Pathway for High-performance Sodium-Ion Batteries”的研究。文中针对钠离子电池发展需求，设计合成了兼具D-A-D结构和p-π共轭的萘二酰亚胺基有机电极材料(NDI-DTMA)。该材料通过甲氧基官能团解决了电极的溶解问题，同时促进了钠离子扩散动力学，D-A-D结构能优化电子传输，有效提高电导率。实验表明，NDI-DTMA在大电流密度下展现高容量和长循环稳定性。此研究为有机电极材料开发提供新思路，助力高性能有机钠离子电池发展。

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本文要点

要点一：D-A-D有效提升有机材料导电性。

有机分子作为电极材料往往存在电导率差的问题，会影响电池容量。利用供体-受体-供体（D-A-D）的设计策略，能缩小能隙，增强电子离域性，有效提升有机材料导电性。实验与理论计算表明相较于前体，NDI-DTMA导电性更佳，组装成的钠离子电池比容量更高。

图一. NDI-DTMA导电性及储能机理

要点二：p-π共轭抑制电极溶解，增强钠离子扩散。

常见的有机小分子在电解液中极易发生溶解，使得电池容量和循环稳定性下降。利用甲氧基官能团带来的p-π共轭效应能扩大π共轭体系，显著抑制电极溶解，实验表明该材料（NDI-DTMA）组装成的钠离子电池长循环稳定，容量保持率高。同时位阻效应有效扩展了分子间平面间距，增强了钠离子扩散速度。

图二. NDI-DTMA电化学性能

要点三：固体电解质界面膜

NDI-DTMA电化学储能过程中形成薄且均匀的固体电解质界面膜 (SEI)，能抑制电极溶解，缓解电极体积膨胀，有效保障了电池长循环稳定性。

图三. 固体电解质界面膜表征

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文章链接

Yuhui Wang, Jie Guo,* Yifan Tang, Shuangxing Cui, Wan Cui, Jinglun Yang, Guochang Li,* Xunwen Xiao, Qichun Zhang,* Lei Han*, A Donor-Acceptor-Donor-type Organic Molecule as an Effective Electrode to Form Rapid Diffusion Pathway for High-Performance Sodium-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2025, e202513887.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202513887