珠海市高性能水系锌有机电池

高性能水系锌有机电池

高活性和稳定的正极是开发高容量、快速氧化还原动力学和长寿命的水溶液有机锌电池的关键。

文章要点

1）理论计算揭示了硝基结构异构对芳香骨架的重要影响，它改变了分子内电子分布和主体能级，导致不同的亲锌活性和氧化还原动力学。研究人员综合研究阐明了阳离子Zn(OTF)+（三氟甲磺酸盐，OTF -= CF3SO3−）配合物在硝基芳烃基阴极中的两步氧化还原反应。与碱金属离子电池完全不同，这种电荷存储机制阻止硝基芳烃重新排列它们的构型并与相邻的硝基基元共享Zn2+,从而降低去溶剂化能量损失并在电化学反应中保持结构稳定性。

2）得益于稳定和强大的多电子氧化还原，封装在碳纳米花中的p-DB（p-DB@CF）作为有机正极提供了402 mAh g-1的大可逆容量，以及高达25000次循环的出色稳定性，这使锌有机电池具有230 Wh kg-1的高能量密度。此外，硝基芳烃的电化学指标可以通过调节硝基苯骨架上带有吸电子/推电子功能取代基的侧基来控制。

1）作者首先详细总结了水性ZOB的离子储存机制，然后介绍了分析其动态行为的主要方法。

2）随后，基于离子存储机制和分子结构特征，系统地总结了现有有机电极材料的新进展和设计策略，包括n型、p型和双极型电极材料。随后，我们首次总结了这些有机电极材料的主要合成策略。

3）作者重点介绍了水系ZOBs现有的改进策略，以在其比容量、工作电压、倍率性能和循环寿命方面获得更高的电化学性能，并实现更低的制备成本。

4）后，作者讨论了水系ZOBs实现实际应用所面临的挑战。提出了水系ZOBs的合理观点和有前途的探索方向，以指导研究走向实际应用，实现更绿色的可充电世界。