Um Cátodo de Bateria de Íons Duplos via Inserção Oxidativa de Ânions em uma Estrutura Metal-Orgânica

Uma estrutura metal-orgânica redox-ativa, Fe2(dobpdc) (dobpdc(4-) = 4,4'-dioxidobiphenyl-3,3'-dicarboxilato), é mostrada como capaz de passar por uma reação de inserção oxidativa topotática com uma variedade de ânions fracamente coordenantes, incluindo BF4(-) e PF6(-). A reação resulta em apenas uma leve contração da rede, e uma ampla banda de transferência de carga interválida emerge, indicativa de mobilidade de carga. Embora tanto as oxidações baseadas em metal quanto em ligante possam ser acessadas, apenas as primeiras foram encontradas como totalmente reversíveis e, importante, ocorrem estequiometricamente sob condições químicas e eletroquímicas. Medidas eletroquímicas que investigam os efeitos da nanoconfinagem na reação de inserção revelaram fortes dependências do tamanho do ânion e do solvente. Significativamente, o comportamento de inserção do ânion de Fe2(dobpdc) possibilitou seu uso na construção de um protótipo de bateria de íons duplos incorporando um ânodo de sódio. Como cátodo, o material exibe um potencial de redução inicial particularmente alto e é ainda estável por pelo menos 50 ciclos de carga/descarga, exibindo uma energia específica máxima de 316 Wh/kg.