李宝华/韩翠平InfoMat综述: 水系锌有机电池中的质子储存化学

受益于结构多样性和资源可再生性的优势，有机电活性化合物被认为是水系锌离子电池（ZIBs）有吸引力的正极材料。目前，有机正极的H⁺存储研究仍然缺乏且存在争议。

在此，清华大学深圳国际研究生院李宝华教授、中国科学院深圳先进技术研究院韩翠平副研究员等人重点介绍了用于水系ZIB的各种有机电极材料，并讨论了这一领域的最新进展。作者注意到，在水系ZIB的电荷存储过程中，质子在有机电极材料中的共同参与会影响电化学性能，这在最近得到了广泛研究。

因此，作者系统地讨论了这一现象，以促进带有有机电极的水系ZIBs的进一步发展和应用。同时，作者还关注水系ZIB中质子存储的电化学机制，并总结了三种类型的电荷存储反应，包括纯Zn²⁺插层、纯H⁺存储和H⁺/Zn²⁺共同存储。随后，讨论了质子存储对电化学性能的影响，包括容量、倍率性能和循环稳定性等。鉴于H⁺/Zn²⁺共储存的重要性，作者还强调了研究这一现象的相关表征方法。

图1. 用于水系ZIB的有机电极材料的时间表和主要进展

最后，作者概述了进一步理解有机材料电荷存储机制的观点和方向：

1）质子存储的电化学机制方面，有研究指出某些双极材料（如PANI）显示出内部质子存储能力。然而，这一机制的细节尚不清楚，未来值得更多关注。

2）质子存储的影响方面，质子存储的出现提高了有机电极材料中活性基团的利用率，但同时可能会加剧具有松散π-π相互作用的电活性材料的溶解。因此，质子储存的影响并不总是积极的，需要未来进一步研究关注。

3）质子存储的表征方面，可将电化学石英晶体微天平（EQCM）用于水系ZIBs以获得对质子储存化学的电化学氧化还原机制的实时洞察。总之，作者希望这篇综述能够激发研究人员对有机电极材料的H⁺存储化学的更多关注，以增进深入理解并进一步应用。

图2. 质子储存对电化学性能的影响

Proton storage chemistry in aqueous zinc-organic batteries: A review, InfoMat 2022. DOI: 10.1002/inf2.12382

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