2. 铜(II)配位离子有助于电荷存储且能够显著稳定卟啉配合物结构。

3. 功能化卟啉分子原位电化学聚合有助于实现高倍率和循环稳定性。

图1. 卟啉配合物在充放电过程中的工作原理，R₁=苯基，M=2H或Cu。

基于卟啉的多电子转移，CuDEPP和DEPP在经历首圈的自稳定化过程后均表现出高可逆容量，铜离子的引入能显著提升卟啉电极的电荷存储性能。此外，通过调控电极材料中活性物质的含量，使得CuDEPP的循环稳定性和倍率性能均得到进一步的提高。CuDEPP-50在5.0 A/g的高电流密度仍然能获得122 mAh/g的高可逆比容量，即使经历了600圈循环后容量保持率仍然高达93%。同时CuDEPP快速的电子转移使其表现出优异的倍率性能，即使在高达53 C的倍率下也能获得高达384 Wh/kg的能量密度和28 kW/kg的功率密度。

图2. 不同质量比CuDEPP电极的(a) 循环性能，和(b) 倍率性能。

为探究CuDEPP的储能机理，对CuDEPP进行了一系列原位和非原位表征。结果表明，CuDEPP和DEPP在首次充放电过程中通过卟啉环上的N原子与PF₆⁻和Na⁺发生相互作用，使其在首圈发生不可逆的非晶化过程并发生炔基的原位电化学自聚合，进一步提高卟啉分子结构的稳定性，有利于在CuDEPP大电流密度下实现稳定的长循环和高功率密度。此外，CuDEPP分子结构中的Cu(Ⅱ)也能在循环过程部分参与电荷储存并稳定整个卟啉结构。

图3. CuDEPP的储钠机制分析：不同循环状态下CuDEPP电极的(a) 非原位红外光谱，(b) 原位XRD谱图，(c, d) N 1s 和Cu 2p3/2的XPS谱图。

IV DFT模拟计算分析

图4. 基于DFT模拟计算的[CuDEPP]，[CuDEPP]⁺，[CuDEPP]2⁺，[CuDEPP]⁻，和[CuDEPP]2⁻能量水平。

V CuDEPP正极的动力学行为分析

图5. CuDEPP正极的动力学行为分析：(a) 不同扫速下的CV曲线 (0.1–1.0 mV s⁻1, 4.4-1.7 V vs. Na⁺/Na)；(b) log(i)与 log(ν)的绘图曲线。

Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、PubMed Central、DOAJ、CSCD、知网、万方、维普、超星等数据库收录。2020 JCR影响因子IF=16.419，在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前10%)。2020 CiteScore=15.9，材料学科领域排名第4 (4/123)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。