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  近年來(lái)，水系鋅離子電池由于其綠色環(huán)保、安全經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)受到科研人員的廣泛關(guān)注。然而，水系鋅離子電池仍然面臨一些問(wèn)題，比如正極材料的溶解和坍塌導(dǎo)致全電池循環(huán)性能不佳；二價(jià)鋅離子與宿主原子的強(qiáng)靜電吸引作用導(dǎo)致全電池的倍率性能差等。因此，尋找合適的正極材料對(duì)發(fā)展高性能水系鋅離子電池意義重大。

  近期，南開(kāi)大學(xué)陶占良教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)有機(jī)電極材料PTO理論容量大、電壓適宜但溶解度高、導(dǎo)電性差的特點(diǎn)，將芘-4,5,9,10-四酮（PTO）和1,2,4,5-四氨基苯（4NH₂Ph）進(jìn)行聚合得到新型的聚合物PTO-4NH₂Ph，并將其作為正極材料應(yīng)用于水系鋅離子電池中。使用4NH₂Ph作為聚合單元可以將PTO單元中的C=O活性位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為C=N活性位點(diǎn)，進(jìn)一步提升聚合物整體的導(dǎo)電性，同時(shí)也能夠抑制PTO單元的溶解。引入苯環(huán)作為連接位點(diǎn)拓展了聚合物的共軛平面，極大抑制了容量的損失。另外，C=N活性位點(diǎn)暴露在聚合物分子表面，載流子可以迅速活性位點(diǎn)結(jié)合。因此，PTO-4NH₂Ph材料也可以提供更快的離子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。組裝的Zn//3 M ZnSO₄//PTO-4NH₂Ph水系鋅離子電池表現(xiàn)出令人滿意的電化學(xué)性能。在5 A g^-1的電流密度下循環(huán)5000圈容量保持率為83%。在100 C (25 A g^-1)時(shí)放電容量為128.5 mAh g^-1。其成果以題為 “Proton-insertion dominated polymer cathode for high-performance aqueous zinc-ion battery” 在國(guó)際知名期刊 Chemical Engineering Journal 上發(fā)表。 

圖1. 合成路徑及結(jié)構(gòu)表征. 

圖2. 理論計(jì)算.

 圖5. 機(jī)理表征.

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722048033