為實現“碳中和”和“碳達峰”的雙碳戰略，儲能器件的需求日益增加。在此情況下，傳統無機锂電池已不足以滿足多樣化和大規模的儲能需求。面向下一代儲能電池，有機高分子材料具有得天獨厚的優勢。與高分子材料相比，小分子材料具有易于大量制備、易于提純和低成本的優勢，更有利于實現有機儲能電池的商業化應用。但有機小分子材料通常易溶解，不利于獲得具有良好穩定性的儲能器件。

近日，我院王成亮教授團隊在前期分子設計和利用分子間相互作用調控電池性能的基礎上（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 10871；CCS Chem. 2021, 3, 2812；Energy Environ. Mater. 2020, 3, 441），利用氫鍵和π-π相互作用，抑制了小分子在電解液中的溶解，獲得了具有長程循環穩定性和高容量的小分子電極材料，相關系列成果發表在國際權威期刊《德國應用化學》上（影響因子：15.336）。

團隊和南京大學的馬晶教授團隊合作，經過分子設計，引入多活性位點和調控分子間相互作用（氫鍵和π-π相互作用），合成了小分子電極材料2,3,7,8-四氨-1,4,6,9-四醌酚嗪（TAPT），在全有機對稱锂離子電池中展現出了穩定的循環性能和較好的比容量、能量密度，優于已報道的全有機對稱電池（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 10.1002/anie.202207221）。學院碩士研究生李增宇和南京大學博士研究生賈晴晴為論文共同第一作者，王成亮教授和馬晶教授為論文共同通訊作者。

在小分子的基礎上，進一步擴大共轭體系，利用氫鍵和π-π相互作用，抑制了材料的溶解，獲得了目前容量最高的有機鋅離子電池，可穩定循環10000次之上（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 10.1002/anie.202116289）。學院博士後陳遠、本科生李健垚和南京大學博士後朱琴為論文共同第一作者，王成亮教授為論文通訊作者。

該系列工作表明豐富的官能團可以提供較高的容量，相鄰的活性位點有助于金屬離子與之形成螯合作用從而促進金屬離子的存儲，合适地引入取代基有助于形成氫鍵等強分子間相互作用從而抑制材料的溶解、提高電池的循環穩定性。上述研究工作得到了國家自然科學基金（51773071, 52173163）和中國博士後基金等項目的資助。論文還得到了學院徐明教授、材料學院翟天佑教授和天津大學胡文平教授的幫助。

原文鍊接：

https://doi.org/10.1002/anie.202207221

https://doi.org/10.1002/anie.202116289