Playing with isomerism and N substitution in pentalenedione derivatives for organic electrode batteries: how high are the stakes?

文献情報

出版日 2015-12-08
DOI 10.1039/C5CP05786H
インパクトファクター 3.676
著者

Carlo Gatti


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要旨

New concepts to design innovating and top-performing redox-active organic molecules based electrodes should push forward and promote an eco-friendly alternative to classical Li-ion batteries. In this promising research area, density functional theory calculations lend support to experiments through the prediction of redox voltage and give promise to rationalize the trends, thus providing a general approach for engineering advanced materials. In this study in which we analysed spin density/net atomic charges distribution along with global energy decomposition thanks to Bader's partitioning of the molecular space, a vision for designing pentalenedione derivatives by fine tuning of the redox potential properties is presented. The concept relies on combined effects of isomerism and N single/double substitution for CH on the parent backbone. Such dual nature modification is able to provide a series of compounds within the range of 2.2–3.6 V vs. Li+/Li (against a more restricted range of 2.2–2.8 V vs. Li+/Li for the sole effect of isomerism on the unsubstituted parent compounds). The incidence of double N substitution alone generally follows an almost additive rule based on the combined actions of the composing single N substitutions. Few exceptions to the rule were, however, also observed and rationalized. Beyond learning gained for this peculiar family, these results may have exciting implications for future design strategies.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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