Crystalline fully carboxylated polyacetylene obtained under high pressure as a Li-ion battery anode material

リチウムイオン電池負極材料に利用可能な高圧下で得られた結晶性完全カルボキシル化ポリアセチレン

Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 池田 一貴*; Miao, P.*; Lin, X.*; Tang, M.*; Zuo, Z.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Mao, H.-K.*

Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Ikeda, Kazutaka*; Miao, P.*; Lin, X.*; Tang, M.*; Zuo, Z.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Mao, H.-K.*

置換ポリアセチレンは、ポリアセチレン骨格の化学的安定性,物性,付加機能の向上が期待されるが、その多様性は非常に限られている。今回我々は、固体のアセチレンジカルボン酸に外圧を加えることにより、従来の方法では合成が非常に困難であったトランス-ポリアセチレン骨格上のすべての炭素がカルボキシル基に結合した結晶性のポリ-ジカルボキシルアセチレンができることを報告する。重合は、水素結合を利用したトポケミカル反応であった。このユニークな構造は、カルボニル基の極めて高い含有量とポリアセチレン骨格の高い導電性を組み合わせたもので、リチウムイオン電池(LIB)負極として高い比容量と優れたサイクル/レート性能を示す。我々は、完全に機能化された結晶性ポリアセチレンを紹介し、高分子LIB材料や活性基を多く含む高分子材料合成のために圧力重合が有力な方法であることを提案する。

Substituted polyacetylene is expected to improve the chemical stability, physical properties, and additional functions of the polyacetylene backbones, but its diversity is very limited. Here, by applying external pressure on solid acetylenedicarboxylic acid, we report the first crystalline poly-dicarboxylacetylene with every carbon on the trans-polyacetylene backbone bonded to a carboxyl group, which is very hard to synthesize by traditional methods. This unique structure combines the extremely high content of carbonyl groups and high conductivity of a polyacetylene backbone, which exhibits a high specific capacity and excellent cycling/rate performance as a Li-ion battery (LIB) anode. We present a completely functionalized crystalline polyacetylene and provide a high-pressure solution for the synthesis of polymeric LIB materials and other polymeric materials with a high content of active groups.