近日，石河子大學(xué)在一區(qū)Top期刊《Advanced Functional Materials》上發(fā)表題為“A Dual-Active-Site Mechanism Enabled by a Fused Quinone Imine for Dissolution-Resistant and High-Capacity NH4+ Storage”的研究成果。論文第一作者為石河子大學(xué)化學(xué)專業(yè)2024級(jí)碩士研究生覃琬云，通訊作者為學(xué)院包福喜副教授和郭文副教授。

鋰離子電池雖廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、電子設(shè)備等領(lǐng)域，但依賴易燃有毒的有機(jī)電解液，存在安全、成本與環(huán)保隱患。水系非金屬離子可充電電池成為理想替代方案，其中水系銨離子電池（AAIBs）憑借溫和電解液環(huán)境、獨(dú)特氫鍵儲(chǔ)能機(jī)制等優(yōu)勢(shì)，脫穎而出。然而，AAIBs發(fā)展受限于電極材料難題：無(wú)機(jī)電極易體積膨脹、動(dòng)力學(xué)緩慢，有機(jī)電極材料（OEMs）雖具備活性位點(diǎn)豐富、結(jié)構(gòu)可調(diào)等優(yōu)勢(shì)，卻存在水系電解液中溶解性強(qiáng)、導(dǎo)電性差的固有缺陷，導(dǎo)致容量快速衰減。傳統(tǒng)優(yōu)化策略或犧牲容量、或降低活性位點(diǎn)利用率，難以兼顧抗溶解性與高容量。

為此，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)活化1,2-二氨基蒽醌（DQ）前驅(qū)體中的-NH2基團(tuán)，將其從電化學(xué)惰性位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為氧化還原活性C=N基團(tuán)，成功構(gòu)建雙活性位點(diǎn)機(jī)制與擴(kuò)展共軛骨架六氮雜三苯并蒽醌（HAQ），并將其應(yīng)用于AAIBs。該分子設(shè)計(jì)顯著提高了活性位點(diǎn)利用率，使實(shí)際比容量從22 mAh·g-1提升至202 mAh·g-1（0.2 A·g-1）。同步解決了溶解性與導(dǎo)電性痛點(diǎn)，為高性能AAIBs有機(jī)電極研發(fā)提供新思路。