​同济Angew：高性能锌-有机电池

双极有机物融合了n/p型氧化还原反应的优点，可用于制备更好的掺杂锌-有机物电池（ZOBs），但由于活性单元密度低和单电子反应而面临容量不足的问题。

图1 TNP的结构分析同济大学刘明贤等针对性地设计了双极氧化还原四硝基卟啉（TNP）阴极，该阴极具有四个双电子拉n-型硝基和双电子推p-型胺基序，以激活多电子反应，从而彻底改变ZOBs的电化学指标。具体而言，这项工作阐明了TNP阴极的阴阳离子混合10e电荷存储机制，其中包括Zn2+离子在低电位时与四个硝基位点的双足结合，以及SO42−在高电位时与两个胺位点的配位。这种有利的双极电化学有助于全面提高 Zn||TNP电池的性能，包括高放电容量、平均电压和能量密度。

图2 电化学性能研究因此，Zn||TNP电池获得了高容量（338 mAh g-1）、更高的平均电压（1.08 V）和出色的能量密度（365 Wh kg-1）。此外，扩展的π-共轭TNP大循环实现了在电解液中的抗溶解性，在10 A g-1的条件下将电池寿命延长至50,000次循环，容量保持率达71.6%。这项研究拓展了多电子氧化还原双极有机物的化学前景，可用于最先进的ZOBs。

图3 TNP的储能机制

Multielectron Redox-Bipolar Tetranitroporphyrin Macrocycle Cathode for High-Performance Zinc-Organic Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2024. DOI: 10.1002/anie.202401049