可充電氯化鋰電池因其超高的能量密度和卓越的安全效能而被公認為有潛力的儲能電池。然而，由於在氧化還原反應過程中 Cl2 供應遲緩且不足，氯化鋰電池在高比迴圈容量下存在迴圈壽命短和庫侖效率（CE）低的問題。
在此， 中國科學技術大學陳維團隊 提出並設計了一種亞胺功能化多孔有機奈米籠（POC）來富集 Cl2 分子。DFT計算表明，宿主籠中的亞胺基團位點能與 Cl2 分子產生強烈的交互作用，從而促進 Cl2 的快速捕獲。因此，使用 POC 的氯化鋰電池（Li-Cl2@POC）的輸出容量顯著提高，在 CE ∼ 100% 的條件下實作了 4000 mAh/g 的超高放電容量。
得益於所設計的 POC，Li-Cl2@POC 電池中沈積的氯化鋰在第一個迴圈中的最高利用率高達 85%，優於所有報告值。即使在低溫條件下，Li-Cl2@POC電池也能表現出優異的電化學效能，在 -20 °C 條件下，電池容量為 2000 mAh/g，穩定迴圈 200 次，電壓穩定在 3.5 V，平均 CE 為 99.7%。
圖1. Li-Cl2@POC電池在高迴圈比容量下的電化學效能
總之，該工作設計了一種具有豐富結合位點的 CC3-POC 正極材料，用於可充電的鋰-氯電池，以限制 Cl2 分子。DFT 計算表明亞胺基團對 Cl2 分子的富集作用，而且 CC3-POC 結構穩定，有利於 Cl2 的富集。得益於所設計的 CC3-POC，鋰-氯電池的放電容量顯著提高至 4000 mAh/g，CE 保持在 100%以上，遠遠超過了已報道的套用於鋰-氯電池的正極材料。
此外，Li-Cl2@POC 電池在 -20 °C 下的比容量達到了 2000 mAh/g，迴圈穩定性極佳（大於 200 次）。因此，該種新型功能性多孔正極材料的設計拓寬了用於構建高效能氯化鋰電池系統的正極材料系列。
圖2. Li-Cl2@POC 軟包電池效能
Enrichment of Chlorine in Porous Organic Nanocages for High-Performance Rechargeable Lithium–Chlorine Batteries, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c11726
