AM：基于锌离子结合邻近羧基特性的水系锌有机电池

newbee

2020-03-06

近年来，人们为开发廉价，长寿命，安全的水系存储电池做出了许多努力。其中，水系锌离子电池因其高理论容量（820 mAh g^-1），适当的氧化还原电势和高安全性而备受关注。但是，水合Zn²⁺和H⁺通常会导致无机电极材料的体积变化和严重的结构崩溃，因此容量和循环寿命迅速衰减。为了应对这一挑战，复旦大学的王永刚教授等人提出了一种使用硫杂环醌二苯并噻吨-5,7,12,14-四酮（DTT）作为正极的新型水系锌电池。

本文要点：

1） 通过使用锌箔负极，有机DTT正极以及温和的水性电解质，构筑了一种新型的锌有机电池。发现DTT正极既具有高容量（在50 mA g^-1时为210.9 mAh g^-1），又具有快速的电荷存储动力学特性。

2） 实验数据和理论计算表明，DTT可以同时存储H⁺和Zn²⁺形成DTT₂（H⁺）₄（Zn²⁺），其中两个相邻的DTT分子通过一个Zn²⁺连接，提高了稳定性。放电产物的独特构型加上DTT和相关放电产物低的溶解度，使得DTT正极具有很高的稳定性。

3） DTT//Zn的电池寿命长达23000个循环，容量保持率为83.8％，在电网规模储能方面显示出了广阔前景。此外，柔性DTT//Zn电池无论弯曲角度如何都具有稳定的循环性能，这表明其在可穿戴和柔性电子设备中的应用前景。

Yanrong Wang, et al. Binding Zinc Ions by Carboxyl Groups from Adjacent Molecules toward Long‐Life Aqueous Zinc–Organic Batteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202000338

https://doi.org/10.1002/adma.202000338