Adv. Mater.：用于超高倍率超长寿命锌有机水电池的N-杂芳环π共轭材料的设计与合成

湘湘

2022-10-01

具有量身定制官能团的电活性有机材料由于其绿色和可再生的特性，对水系锌有机电池具有重要意义。

中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士等通过酸催化缩合反应，设计合成了一种全新的N-杂芳环材料——六氮杂环苯并吩嗪(HATN-PNZ)，并将其应用于锌离子电池的超高性能正极。

本文要点：

（1）

与吩嗪单体相比，作者发现N-杂芳烃的π共轭结构可以有效地增加电子离域，从而提高其导电性。此外，扩大的芳香族结构显著抑制其在水溶液中的溶解，因此具有较高的结构稳定性。正如预期的那样，HATN-PNZ正极在5 A g⁻¹时提供了257 mAh g⁻¹的大可逆容量，在100 A g⁻¹时提供了144 mAh g⁻¹的超高倍率能力，在50 A g⁻¹时提供了45000次的极长循环寿命。

（2）

电荷存储机制研究表明，Zn²⁺和H⁺阳离子与邻二氮菲基团协同配位，Zn²⁺先发生，然后是H⁺，同时伴随形成可逆的硫酸氢氧化锌水合物。该工作提供了优良有机材料的分子工程策略，并为理解水系锌有机电池的电荷存储行为提供了新的见解。

参考文献:

Li, S., Shang, J., Li, M., Xu, M., Zeng, F., Yin, H., Tang, Y., Han, C. and Cheng, H.-M. (2022), Design and Synthesis of a π-conjugated N-heteroaromatic Material for Aqueous Zinc-Organic Batteries with Ultrahigh Rate and Extremely Long Life. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207115.

DOI: 10.1002/adma.202207115

https://doi.org/10.1002/adma.202207115