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  近年來，水系鋅離子電池由于其綠色環保、安全經濟等優點受到科研人員的廣泛關注。然而，水系鋅離子電池仍然面臨一些問題，比如正極材料的溶解和坍塌導致全電池循環性能不佳；二價鋅離子與宿主原子的強靜電吸引作用導致全電池的倍率性能差等。因此，尋找合適的正極材料對發展高性能水系鋅離子電池意義重大。

  近期，南開大學陶占良教授團隊針對有機電極材料PTO理論容量大、電壓適宜但溶解度高、導電性差的特點，將芘-4,5,9,10-四酮（PTO）和1,2,4,5-四氨基苯（4NH₂Ph）進行聚合得到新型的聚合物PTO-4NH₂Ph，并將其作為正極材料應用于水系鋅離子電池中。使用4NH₂Ph作為聚合單元可以將PTO單元中的C=O活性位點轉化為C=N活性位點，進一步提升聚合物整體的導電性，同時也能夠抑制PTO單元的溶解。引入苯環作為連接位點拓展了聚合物的共軛平面，極大抑制了容量的損失。另外，C=N活性位點暴露在聚合物分子表面，載流子可以迅速活性位點結合。因此，PTO-4NH₂Ph材料也可以提供更快的離子轉移動力學。組裝的Zn//3 M ZnSO₄//PTO-4NH₂Ph水系鋅離子電池表現出令人滿意的電化學性能。在5 A g^-1的電流密度下循環5000圈容量保持率為83%。在100 C (25 A g^-1)時放電容量為128.5 mAh g^-1。其成果以題為 “Proton-insertion dominated polymer cathode for high-performance aqueous zinc-ion battery” 在國際知名期刊 Chemical Engineering Journal 上發表。 

圖1. 合成路徑及結構表征. 

圖2. 理論計算.

 圖5. 機理表征.

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722048033