近年来,水系锌离子电池(AZIBs)凭借锌负极高理论容量(820 mAhg-1)、低氧化还原电位(-0.76 V vs. SHE)以及水系电解液固有的高安全性、环境友好和低成本优势,成为大规模储能领域极具竞争力的下一代技术。然而,正极材料仍是制约其能量密度、循环寿命和倍率性能的核心瓶颈。为了设计出性能突出的正极材料,研究人员将目光聚焦于一类被广泛研究的氧化还原活性电极材料——羰基醌类化合物,其储能主要依靠羰基(C=O)与烯醇盐结构(C–O-)之间的可逆相互转化实现。然而,这类材料在弱酸性水系锌离子电池中的电荷存储机制仍存在争议。部分研究认为其电荷存储主要源于锌离子的嵌入与脱嵌,另有研究提出存在锌离子与氢离子共嵌入的反应机制,还有部分研究表明氢离子存储占据主导地位。因此,合理设计含羰基有机材料、阐明其储能机理、开发具备优异电化学活性的羰基化合物,具有重要的科学研究价值。 图1. 以往报道的典型羰基有机电极材料的分子结构与储能机理,以及本研究涉及的羰基电极材料(DHB 与o-DHB)针对上述问题,马骁老师与合作者精心设计合成了平面共轭羰基化合物DHB及其氧化衍生物o-DHB,并系统对比二者