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復(fù)旦大學(xué)王永剛Angew：n/p型吩噻嗪有機支架的分子定制助力鋅電池

有機物的p型或n型氧化還原反應(yīng)被用作可逆電極，以構(gòu)建具有可持續(xù)和可調(diào)特性的下一代可充電池。然而，存儲陽離子的n型有機物通常表現(xiàn)出低電位（< 0.8 V vs. Zn/Zn²⁺），而存儲陰離子的p型有機物的容量有限（< 100 mAh g^-1）。

復(fù)旦大學(xué)王永剛等人通過使用實驗和理論計算證明了一種同時含有n型和p型氧化還原部分的雙（苯氨基）吩噻嗪碘化物（PTD-1），其表現(xiàn)出混合電荷存儲機制（即低電位n/p型+高電位p型）。

研究發(fā)現(xiàn)，在這種有機分子中n型和p型氧化還原位點的結(jié)合導(dǎo)致有趣和復(fù)雜的電荷存儲過程（即，陰離子和陽離子依次存儲），這與通常只能存儲陰離子或陽離子而不是兩者的傳統(tǒng)無機電極材料大不相同。這種混合機制結(jié)合了n型和p型反應(yīng)的優(yōu)點，并彌補了彼此的缺點。

圖1 PTD-1在2M ZnSO₄/H₂O溶液中的電極反應(yīng)機理

因此，水系Zn//PTD-1全電池顯示出高電壓（例如，最大1.8 V或平均1.1 V）、高容量 188.24 mAh g^-1（在40 mA g^-1下實現(xiàn)）、長壽命（4000次）和類似超級電容器的高功率。這些結(jié)果為先進(jìn)有機電極的設(shè)計提供了新的思路。

圖2 電化學(xué)性能

Molecular Tailoring of n/p-type Phenothiazine Organic Scaffold for Zinc Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202106238

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