东大孙筱琪Nat. Cummun.：用于可充水系锌-有机电池的高容量小分子醌正极

2023年11月2日下午2:21 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 7

可充水系锌-有机电池是一种采用低成本水系电解质和锌金属负极的有前景储能系统。其电化学性能可以通过有机正极材料的分子设计进行系统调整。

东北大学孙筱琪等人采用对称的小分子四氨基-对苯醌（TABQ）作为水系锌-有机电池正极材料。

图1 用于可充水系锌-有机电池的高容量小分子醌正极

TABQ的四个氨基可用于在弱酸性锌电解质中质子化，这将创建质子活性环境并启动质子插入。同时，氨基和羰基之间形成氢键，因此该化合物即使在高温下也不会升华。更重要的是，氢键网络可以通过氢键的断裂和重整实现轻松的质子传导。

图2 TABQ正极在水系锌-有机电池中的电化学性能

因此，电荷转移和质子扩散的活化能低于300 meV。在锌-有机电池中，TABQ正极在0.1 A g^-1时可提供303 mAh g^-1的高容量。随着电流密度增加到5 A g^-1，仍可保持213 mAh g^-1的容量，并且稳定循环1000次。这项工作提出了一种实现高性能有机电极材料的有效方法。

图3 TABQ的非原位FT-IR表征

A high capacity small molecule quinone cathode for rechargeable aqueous zinc-organic batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24701-9

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