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復(fù)旦王永剛JACS：自給自足，會(huì)自充電的鋅-有機(jī)電池！

鋅有機(jī)電池正引起廣泛關(guān)注，但其能量密度受到有機(jī)正極低容量（<400 mAh g^-1）和電位（<1 V vs. Zn/Zn²⁺）的限制。

復(fù)旦大學(xué)王永剛等人報(bào)道了一種長(zhǎng)壽命、高倍率的鋅-有機(jī)電池，它由聚（1,5-萘二胺）（poly(1,5-NAPD)）正極、鋅箔負(fù)極和堿性電解液（6 M KOH + 0.2 M Zn(CH₃COO)₂）組成，其中正極反應(yīng)基于K⁺和C=N基團(tuán)之間的配位反應(yīng)（即 C=N/C-N-K轉(zhuǎn)化）。

有趣的是，作者發(fā)現(xiàn)放電后的鋅-有機(jī)電池可以在O₂的存在下快速恢復(fù)到初始狀態(tài)，即進(jìn)行化學(xué)自充電，理論計(jì)算表明放電正極中的K-N 鍵很容易被O₂通過(guò)氧化還原反應(yīng)破壞。

圖1 Poly(1,5-NAPD)//Zn電池的化學(xué)自充電機(jī)制

得益于優(yōu)異的自充電能力，該有機(jī)正極可在高倍率下進(jìn)行100次恒電流放電/化學(xué)充電循環(huán)，這使得有機(jī)正極實(shí)現(xiàn)了16264 mAh g^-1的累積容量，相應(yīng)的鋅-有機(jī)電池表現(xiàn)出創(chuàng)紀(jì)錄的625.5 Wh kg^-1高能量密度。

圖2 Poly(1,5-NAPD)//Zn電池的自充電性能

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

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