近日，金年会陆洪彬教授&宾端副教授以通讯作者在国际著名学术期刊《Energy Storage Materials》发表题为“Quinone-pyrazine organic cathode with intramolecular hydrogen bonds enabling high-charging and wide-temperature aqueous zinc batteries”(具有分子内氢键的醌-吡嗪有机正极，可实现高充电和宽温水系锌电池)的学术论文，第一作者为南通大学2023级研究生刘逍，南通大学为第一署名单位。
面对全球能源的严峻挑战，推动储能技术的突破性创新，特别是可充电电池的研发，意义重大。水系锌电池（AZB）因其安全性高、经济性好、绿色、环保、节能等特点，在大规模储能应用中备受青睐。高理论容量（820 mA h g-1，5855 mAh cm-3），和低氧化还原电位（-0.76 V相对于标准氢电极）。最近，开发兼具高容量特性与卓越循环耐久性的正极材料，对于实现超长使用寿命目标具有至关重要的战略意义。迄今为止，有机电极材料（OEM）基于诸如由C、N和O元素组成的丰富资源、成本效益、重量轻、结构灵活，由赝电容主导的快速反应动力学和环境友好性。尽管OEM具有巨大的发展前景，但它们受到几个问题的困扰，包括在电解质中的高溶解度、活性位点的低利用率和差的导电性。在此，本研究首次展示了具有分子内氢键特征的醌-吡嗪类有机小分子化合物，即通过不完全共轭结构所设计合成的DAPBQ。部分共轭结构维持了活性基团间氧化还原反应的独立性，有助于延长有机电极的循环寿命。同时，分子内氢键（C=O···N-H）的形成通过有效降低DAPBQ的溶解度，促进了电荷传输。得益于这些结构特性，DAPBQ电极展现出高容量（在0.2 A g-1下为204 mAh g-1）、令人满意的倍率性能（在30 A g-1下为114.2 mAh g-1）以及超长循环寿命（10000次循环后容量保持率高达88.0%）。值得注意的是，该电池在环境适应性方面表现尤为突出，即便处于-60℃至80℃的超宽温域条件下，仍可保持稳定可靠的运行状态。本研究成果为下一代大规模储能用高性能AZBs的小分子醌正极的设计提供理论指导。
《Energy Storage Materials》是能源科学领域国际顶尖的学术杂志之一，中科院JCR分区一区，2025影响因子为20.2。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104517.
