常州大学马骁/张汉平/顾培洋团队AFM：揭秘水系锌离子电池体系共轭羰基有机正极的电荷存储机制

本文针对水系锌离子电池有机正极材料存在的容量低、循环稳定性差及电荷存储机制争议等问题，研究背景指出开发高性能有机正极是突破新一代储能系统瓶颈的关键。研究目的旨在通过分子设计合成共轭羰基化合物DHB及其氧化衍生物o-DHB，系统揭示弱酸性水系锌离子电池中共轭羰基电极的电荷存储机制。结论表明，DHB实现4电子存储，o-DHB扩展为高度可逆的6电子存储，在0.1 A g⁻¹下放电比容量高达565 mAh g⁻¹（净容量544 mAh g⁻¹，接近理论值554 mAh g⁻¹），5 A g⁻¹下仍保持323 mAh g⁻¹，3500次循环后容量保持率71%，性能优于多数报道有机正极。综合电化学、非原位表征与DFT计算，证实该体系中储能主要来自Zn²+嵌入/脱出，H+贡献极小，氧化改性降低了能带间隙（o-DHB带隙2.35 eV，低于DHB的3.81 eV），提升了多位点电子转移动力学。本研究为高性能水系锌离子电池有机正极材料的设计提供了理论依据。