可充電水系鋅離子電池，特別是鋅有機電池由于高理論比容量、安全環(huán)保等優(yōu)勢引起了研究者們的廣泛關注。然而，固有結(jié)構(gòu)特性和分子任意堆積造成有機陰極材料的電子電導率很低。開發(fā)具有高容量和快速氧化還原動力學的穩(wěn)定陰極，對實現(xiàn)高能量密度的水系鋅有機電池至關重要，在有機陰極中實現(xiàn)活性位點數(shù)量和電子導電性之間的平衡仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
近日，南京大學唐少春教授團隊，利用4, 5, 9, 10-芘四酮（PT）設計研發(fā)出一種具有高活性密度和擴展共軛的偶氮聚合物（PTAP），作為陰極實現(xiàn)了高性能鋅有機電池。
PTAP是由共軛分子通過活性偶氮基團連接的聚合物。偶氮基團不僅能促進π電子的遠端離域，還能作為雙電子轉(zhuǎn)移的活性中心，減輕非活性組分的不利影響。強大的擴展共軛效應導致PTAP的能帶隙減小，使其電子電導率達到4.26×10-3 S m-1。分子間的強相互作用和Zn2+與C=O基團間更強的配位作用阻礙了PTAP的溶劑化進程，使PTAP具有出色的抗溶解性。 以PTAP為陰極組裝的鋅有機電池，即使在10 A g-1的高電流密度下比容量能保持248.61 mAh g-1；且擁有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性：在1 A g-1電流密度下循環(huán)240小時后容量幾乎不衰減，在5 A g-1充放電循環(huán)900小時后容量保持率約為92.14%。機理研究表明，羰基和偶氮基團的多步耦合并伴隨Zn2+/H+雙離子插入使PTAP具有快速12電子轉(zhuǎn)移的儲能過程。 論文信息 An Azo Polymer with Abundant Active Sites and Extended Conjugation as a Stable Cathode for High-Performance Zinc-Organic Batteries Chengwei Ye, XiaoYa Zhou, Shaochun Tang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202501743
