有機小分子作為鋅有機電池的高容量正極引起了人們的廣泛興趣，但因其容易溶解在電解質中而受到限制。

在此，同濟大學劉明賢團隊通過2,7-二硝基芘-4,5,9,10-四酮(DNPT)和NH₄⁺電荷載體之間形成超穩定的氫鍵網絡。具有八個活性羰基/硝基中心(氫鍵受體)的DNPT只適用于柔性四面體NH₄⁺離子(氫鍵供體)的氧化還原，但由于較低的活化能(0.14與0.31 eV)而排除較大且剛性的Zn²⁺。NH₄⁺配位的氫鍵化學克服了DNPT在電解質中的穩定性障礙，并提供了非金屬載流子的快速擴散動力學。

因此，穩定的NH₄⁺與DNPT正極配位可獲得高容量(320 mAh g^-1)，高倍率能力(50 A g^-1)和超長壽命(60000 次循環)。

圖1. 結構表征

總之，DNPT和NH₄⁺電荷載體之間的超穩定氫鍵網絡被證明可以解決有機小分子在水溶液電解質中的溶解和循環問題。由于NH₄⁺活化能較低(0.14 eV vs. Zn²⁺的0.31 eV)。具有八元活性羰基/硝基(氫鍵受體)的DNPT對四面體NH₄⁺ (氫鍵供體)具有氧化還原可達性，但不含較大的Zn²⁺，具有快速和超穩定的NH₄⁺儲存能力。

NH₄⁺配位氫鍵化學在DNPT正極上的優點通過ZOBs的全面改進得到突出，包括高容量(320 mAh g^-1)，大電流容限(50 A g^-1)和超穩定壽命(60000次循環)。因此，該工作為抑制小分子有機正極的溶解度提供了一種新的設計理念，拓展了先進ZOBs中NH₄⁺配位氫鍵有機材料的化學空間。

圖2. DFT計算

Non-Metallic NH4+/H+ Co-Storage in Organic Superstructures for Ultra-Fast and Long-Life Zinc?Organic Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202316835