水系鋅有機電池氫鍵效應研究獲突破

日前，長春理工大學材料科學與工程學院教授劉萬強課題組與中國科學院長春應用化學研究所研究員張新波、黃崗課題組合作，在揭示可充水系鋅-有機電池中的氫鍵效應研究方面取得新突破。相關研究成果發表在《德國應用化學》上。

a 基于醌類化合物的氫鍵模型；b 化合物的核磁譜圖；c-g 醌類化合物的示意圖。水系鋅離子電池中氫鍵演化模型的設計。課題組供圖

鋅-有機電池由于良好的資源可持續性及安全性，在多種存儲系統中引起了越來越多的研究興趣。然而，由于水系電池中的氫鍵作用在氧化還原過程中難以表征，其對儲能性能的影響還未得到充分揭示。因此，通過一系列小分子氫鍵模型探究氫鍵強度對儲能性能的影響，是進一步了解氫鍵效應的一種有效策略。

研究過程中，劉萬強課題組以苯醌為基礎骨架，通過連續的官能團修飾合成了一系列具備相同活性位點數量及位置、不同氫鍵作用的小分子化合物，通過對一系列材料的電化學性能測試，證明了氫鍵變化對材料儲能性能的影響，根據FTIR和Raman證明材料的儲能機制，并結合DFT計算證明儲能過程的結構變化，最后組裝成了可空氣充電模型，利用氧氣對放電狀態材料的氧化對電池進行充電，充分發揮了有機電池資源可持續的特點。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202406465