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有機電極材料緩慢的反應動力學和結構不穩定限制了水系鋅有機電池性能的進一步提升。

在此，中國科學院長春應用化學研究所張新波研究員、黃崗研究員&東北師范大學謝海明教授團隊合成了一種帶有惰性羥基的Z折疊羥基聚合物聚四氟氫醌(PTFHQ)，該聚合物可以通過原位活化過程部分氧化為活性羰基，然后進行Zn²⁺的儲存/釋放。

在活化的PTFHQ中，羥基和S原子擴大了電化學活性羰基附近的電負性區域，增強了其電化學活性。同時，殘留的羥基可以充當親水基團，增強電解液的潤濕性，同時保證電解液中聚合物鏈的穩定性。

張新波/黃崗/謝海明Angew.：高性能水系有機鋅電池羥基聚合物正極的原位電化學活化

圖1. PTFHQ-A在2 M Zn（CF₃SO₃）₂中的反應動力學分析

具體而言，本文設計了一種羥基聚合物PTFHQ作為構建高性能水系有機鋅電池的電極材料。在PTFHQ中，羥基可以通過原位電化學活化過程部分轉化為羰基，并通過烯醇化作用參與Zn²⁺的儲存/釋放。同時，剩余的羥基可以增加聚合物在弱酸水溶液中的穩定性，并通過加速離子擴散增強電極的電解質潤濕性。

最重要的是，PTFHQ-A的多官能團組成構成了更大的電負性區域，使得Zn²⁺與暴露的活性位點充分配合。

得益于這些優勢，再加上Z型折疊結構的穩定性和靈活性，PTFHQ-A在0.1 A g^-1時的比容量為215 mAh g^-1，在20 A g^-1時的容量保持率為91%，并且具有顯著的循環穩定性(在3000次循環中容量保持率為92%)。

總之，該工作擴展了對有機鋅電池反應機理的理解，并為聚合物高效存儲Zn²⁺提供了新的設計方向。

圖2. PTFHQ-A的理論計算

In-Situ Electrochemical Activation of Hydroxyl Polymer Cathode for High-Performance Aqueous Zinc–Organic Batteries,?Angewandte Chemie International Edition?2023

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張新波/黃崗/謝海明Angew.：高性能水系有機鋅電池羥基聚合物正極的原位電化學活化

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