复旦王永刚JACS：自给自足，会自充电的锌-有机电池！

2023年10月24日上午10:03 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 9

锌有机电池正引起广泛关注，但其能量密度受到有机正极低容量（<400 mAh g^-1）和电位（<1 V vs. Zn/Zn²⁺）的限制。

复旦大学王永刚等人报道了一种长寿命、高倍率的锌-有机电池，它由聚（1,5-萘二胺）（poly(1,5-NAPD)）正极、锌箔负极和碱性电解液（6 M KOH + 0.2 M Zn(CH₃COO)₂）组成，其中正极反应基于K⁺和C=N基团之间的配位反应（即 C=N/C-N-K转化）。

有趣的是，作者发现放电后的锌-有机电池可以在O₂的存在下快速恢复到初始状态，即进行化学自充电，理论计算表明放电正极中的K-N 键很容易被O₂通过氧化还原反应破坏。

图1 Poly(1,5-NAPD)//Zn电池的化学自充电机制

得益于优异的自充电能力，该有机正极可在高倍率下进行100次恒电流放电/化学充电循环，这使得有机正极实现了16264 mAh g^-1的累积容量，相应的锌-有机电池表现出创纪录的625.5 Wh kg^-1高能量密度。

图2 Poly(1,5-NAPD)//Zn电池的自充电性能

Chemically Self-Charging Aqueous Zinc-Organic Battery. Journal of the American Chemical Society 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c06936

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