锂离子电容器（LICs）是一种杂化的储能器件。它以锂离子可以进行可逆嵌入和脱出锂电池负极材料作为负极，以能够进行双电层离子吸附的活性炭材料作为正极。然后，为了维持器件比较好的性能（容量和循环稳定性），一般需要对负极的插层材料进行预锂化（以锂片为对电极进行组装后放电，将锂离子预先嵌入到材料中），过程繁琐。

《自然·材料》12月11日上线的一篇论文（Safe and recyclable lithium-ion capacitors using sacrificial organic lithium salt, Nature Materials, 2017, DOI: 10.1038/nmat5029），报道了波兰波兹南理工大学P. Je˙zowski与法国南特大学T. Brousse等人的合作研究成果。他们通过在组装的器件中添加一种有机锂盐Li2DHBN（3,4-二羟基苯腈二锂盐），利用初始的充电过程将锂离子插入到石墨电极中。这种策略能够减少LICs组装过程中的利用锂片进行的预锂化过程，且能够保持器件较好的循环寿命。

图1. （a）添加的有机锂盐（Li2DHBN）在有机电解质中不溶解，而充电释放锂离子之后，余下的有机物质会溶解在电解质中，这使得再次放电的时候不会消耗溶液中的锂离子；（b和 c）将65wt%的Li2DHBN与30wt%的活性炭以及5wt%的粘结剂进行混合组成正极，红色线条在首次充电过程中有机电解质的不可逆消耗（预锂化） 。

作者将有机锂盐Li2DHBN作为牺牲剂与活性炭进行混合制备电极，实现了安全可循环的锂离子电容器。他们利用有机锂盐在首次充电过程中释放锂离子对石墨负极进行预锂化，而释放锂离子后的有机盐能溶解在电解质中，从而在接下来的放电过程中不会消耗电解质中的Li离子，从而保证了器件的长寿命。

作为牺牲剂，这种锂化的二烯醇结构有机锂盐具有以下优势：1）邻苯二酚骨架结构和吸电子基团，确保在略低于3.5 V的电压下脱锂；2）低分子量以及二电子反应，确保高理论容量：365 mAh g-1；3）在常规碳酸酯类电池电解液中溶解性较差（<1%），而其氧化态溶解性良好；4）不含有任何其他金属离子，廉价易得。

这一策略可以有效捕获锂离子电容器中痕量CO2的足迹，并为化学家设计一系列绿色混合动力设备提供了良好的借鉴。

图2.（a）能对正负电极电压分别进行监测的装置；（b）首次充电过程中的充电

来源：中国科学院