学院包福喜&郭文在《Advanced Functional Materials》上发表有机小分子用做铵离子电池电极材料的重要研究成果
发布日期:2025-12-13   作者:重点实验室  浏览数:10

锂离子电池虽广泛应用于储能、电子设备等领域,但依赖易燃有毒的有机电解液,存在安全、成本与环保隐患。水系非金属离子可充电电池成为理想替代方案,其中水系铵离子电池(AAIBs)凭借温和电解液环境、独特氢键储能机制等优势,脱颖而出。然而,AAIBs 发展受限于电极材料难题:无机电极易体积膨胀、动力学缓慢,有机电极材料(OEMs)虽具备活性位点丰富、结构可调等优势,却存在水系电解液中溶解性强、导电性差的固有缺陷,导致容量快速衰减。传统优化策略或牺牲容量、或降低活性位点利用率,难以兼顾抗溶解性与高容量。

为此,研究团队通过活化 1,2-二氨基蒽醌(DQ)前驱体中的-NH2基团,将其从电化学惰性位点转化为氧化还原活性 C=N 基团,成功构建双活性位点机制与扩展共轭骨架六氮杂三苯并蒽醌(HAQ),并将其应用于 AAIBs。该分子设计显著提高了活性位点利用率,使实际比容量从 22 mAh·g-1提升至 202 mAh·g-10.2 A·g-1)。同步解决了溶解性与导电性痛点,为高性能 AAIBs 有机电极研发提供新思路

相关成果以A Dual-Active-Site Mechanism Enabled by a Fused Quinone Imine for Dissolution-Resistant and High-Capacity NH4+ Storage (DOI: 10.1002/adfm.202529819)”为题发表于《Advanced Functional Materials》上(影响因子:19.0,中科院化学一区TOP期刊)。论文第一作者为学院化学专业2024士研究生覃琬云;通讯作者为学院包福喜副教授和郭文副教授该研究得到了国家人才计划项目(KZ6009和国家自然科学基金(22569022)的支持。石河子大学为第一署名及通讯单位。

(图文:包福喜 初审:张海洋 复审:刘平 终审:徐炜杰)