π-Conjugated N-heterocyclic compound with redox-active quinone and pyrazine moieties as a high-capacity organic cathode for aqueous zinc-ion batteries

Chemical Engineering Journal (IF 16.744), 461 (2023) 141850. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141850

Yanjun Shi(石燕君)*, Pengcheng Wang, Haiguang Gao, Wei Jin, Yanli Chen, Yucheng Huang, Tai-Rui Wu, De-Yin Wu, Juan Xu(许娟), and Jianyu Cao*(曹剑瑜)

有机阴极材料由于其可设计的分子结构和不同的氧化还原基团而被广泛用于水性锌离子电池（ZIB）。由于最大化每分子量氧化还原活性基团的数量是增加电极材料理论比容量的一种有前途的方法，因此设计和合成具有丰富氧化还原基团的低分子量和高稳定性阴极材料非常重要。我院曹剑瑜-许娟团队报道了一种新的π-共轭N-杂环化合物阴极材料——苯并[b]吩嗪-6，11-二酮（BPD），它将醌与吩嗪作为双氧化还原活性部分结合。BPD阴极充分利用了氧化还原活性中心（100%的容量利用率），表现出较高的比容量和能量密度。同时，通过原位表征、电化学实验和DFT计算研究了BPD在充放电过程中的电荷存储机制，并解释了对完美四电子转移的理解。

论文的第一作者为本组青年教师石燕君博士。此项研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省绿色催化重点实验室科学基金和常州大学科研启动经费的资助。曹剑瑜-许娟课题组长期致力于有机电活性材料和相关电池技术的基础和应用研究。