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유기물을 용량 지닌 물질로 사용하는 충전식 배터리는 이전에 미래 기술로 간주되어 왔습니다. 양극과 음극 모두 유기물로 구성된 초기 배터리는 상당한 양의 전도성 첨가제가 필요했고 종종 Li+ 또는 Na+를 포함하는 금속 이온 전해질을 기반으로 했습니다. 그러나 우리는 음극 및 양극 재료로 각각 안트라퀴논이 기능화된 전도성 폴리(3,4-에틸렌디오시티오펜)(PEDOT-AQ)와 벤조퀴논이 기능화된 PEDOT-BQ를 사용하여 금속이 없는 완전 유기 프로톤 배터리를 제작했습니다. 전해질은 치환된 피리디늄 트리플레이트와 대응되는 피리딘 염기로 이루어진 프로톤 주개 및 수용자 슬러리를 포함합니다. 이 슬러리는 2전자/2프로톤 퀴논/하이드로퀴논 산화환원 반응을 가능하게 하면서 배터리 셀 내에서의 프로톤 환원을 억제합니다. 강한(산성) 프로톤 주개를 사용해 퀴논 산화환원 반응의 형식 전위를 PEDOT 골격이 전도성을 갖는 전위 영역으로 조정하여 전도성 첨가제의 필요성을 제거했습니다. 이 완전 유기 프로톤 배터리 셀에서 PEDOT-AQ와 PEDOT-BQ는 각각 103 및 120 mAh g-1를 제공하며, 이는 재료의 이론적 특이 용량의 78% 및 75%에 해당하고 평균 셀 전위는 0.5 V입니다. 우리는 PEDOT-BQ가 장치의 사이클 안정성을 결정하고 PEDOT-AQ가 최소 1000회 사이클 동안 우수한 가역성을 제공함을 보여줍니다. 이 개념 증명은 전도성 첨가제가 필요 없는 완전 유기 프로톤 배터리 조립의 실현 가능성을 보여주며 플라스틱 배터리 생산을 향한 도전과 기회가 어디에 있는지 밝힙니다.
Emanuelsson 등(수요일)은 이 질문을 연구했습니다.