리보플라빈 (비타민 B₂) 전극

리보플라빈은 paper_029에서 연구된 플라빈 계열의 활성 전극 소재이다. 아이소알록사진 고리의 디아자부타디엔 모티프 (N₅–C4a–C10a–N₁)는 화학식 단위당 2개의 Li⁺ 이온과 2개의 전자를 가역적으로 저장 및 방출하며, 이를 통해 유기 리튬 배터리 양극/활성 소재로 기능한다 (see Lee et al., Angew. Chem. Int. Ed. (2013), PDF p.2, Fig. 2a).

• 이론 용량 142.43 mAh/g; 10 mA/g에서의 실측 용량 (정전류법) 105.89 mAh/g (≈1.49 Li); GITT 용량 1.90 Li/molecule (see Lee et al., Angew. Chem. Int. Ed. (2013), PDF p.2, Fig. 2a). 1.49 대 1.90 Li의 차이는 열역학적 불일치가 아닌 반응 속도론적 한계에 기인하는 것으로 해석된다.
• 산화환원 위치는 XPS N–Li 결합 (399 eV) 및 1580/1547/1511 cm⁻¹에서의 FTIR C=N 변화를 통해 확인되었다 (see Lee et al., Angew. Chem. Int. Ed. (2013), PDF pp.2–4).
• lithium-coupled-electron-transfer를 수반하며 (N₅에서 N₁ 순서로 진행되는 두 단계의 단일 e⁻/단일 Li⁺ 전달), 이는 생물학적 PCET의 리튬 배터리 유사 반응에 해당한다.

극성이 낮은 N₁₀-메틸 유도체인 lumiflavine은 더 높은 용량과 우수한 사이클 특성을 나타낸다. 출처 간 용량 비교표는 organic-electrode-gravimetric-capacity를 참조하라.