Toward Conductive Additive Free Organic Electrode for Lithium‐Ion Battery Using Supramolecular Columnar Organization

Author:

Pignier Vincent12345,Toumieux Sylvestre23,Davoisne Carine134,Caroff Maxandre134,Jamali Arash6,Pilard Serge7,Mathiron David7,Cailleu Dominique7,Delattre François5,Singh Dharmendra Pratap8,Douali Redouane8,Becuwe Matthieu134ORCID

Affiliation:

1. Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides (LRCS) UMR CNRS 7314 Université de Picardie Jules Verne Hub de l'Energie, 15 rue Baudelocque Amiens Cedex 80039 France

2. Laboratoire de Glycochimie des Antimicrobiens et des Agroressources (LG2A) UR 7378 Université de Picardie Jules Verne 10 rue Baudelocque Amiens Cedex 80039 France

3. Institut de Chimie de Picardie (ICP) FR CNRS 3085 Amiens 80039 France

4. Réseau sur le Stockage Electrochimique de l'Energie (RS2E) FR CNRS 3459, Hub de l'Energie, 15 rue Baudelocque Amiens Cedex 80039 France

5. Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant (UCEIV) UR 4492 Université du Littoral‐Côte d'Opale Dunkerque 59140 France

6. Plateforme de Microscopie Electronique – Université de Picardie Jules Verne HUB de l'Energie, 33 rue Saint Leu Amiens Cedex 80039 France

7. Plateforme Analytique Université de Picardie Jules Verne Amiens Cedex 80039 France

8. Unité de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires (UDSMM) UR 4476 Université du Littoral Côte d'Opale Centre Universitaire de la Mi‐Voix, BP 699 Calais Cedex 62228 France

Abstract

AbstractWith the aim to meet the greatest challenge facing organic batteries, namely the low conductivity of the electrodes, the electrochemical properties of a series of substituted perylene diimides able to form semi‐conductive columnar material are investigated. Depending on the substituent group, a strong influence of this group on the reversibility, redox potential but especially on the gravimetric capacity of the electrodes is observed. In the case of substitution by a simple propyl group, the corresponding diimide shows a complete electrochemical activity with only 10% by mass of conductive additive and even shows a half‐capacity activity without any additive and without particular electrode engineering. Extensive research has highlighted the intrinsic reactivity of the columnar material but also its perpetual rearrangement during charge/discharge cycles. This study shows that the amount of conductive additive can be significantly reduced by adapting the design of the molecular material and favoring the assembly of redox units in the form of a conductive column.

Publisher

Wiley

Subject

Biomaterials,Biotechnology,General Materials Science,General Chemistry

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