Non‐Metallic NH4+/H+ Co‐Storage in Organic Superstructures for Ultra‐Fast and Long‐Life Zinc‐Organic Batteries

金属 化学 材料科学 无机化学 冶金
作者
Yehui Zhang,Ziyang Song,Ling Miao,Yaokang Lv,Lihua Gan,Mingxian Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (3): e202316835-e202316835 被引量:78
标识
DOI:10.1002/anie.202316835
摘要

Compared with Zn2+ storage, non-metallic charge carrier with small hydrated size and light weight shows fast dehydration and diffusion kinetics for Zn-organic batteries. Here we first report NH4 + /H+ co-storage in self-assembled organic superstructures (OSs) by intermolecular interactions of p-benzoquinone (BQ) and 2, 6-diaminoanthraquinone (DQ) polymer through H-bonding and π-π stacking. BQ-DQ OSs exhibit exposed quadruple-active carbonyl motifs and super electron delocalization routes, which are redox-exclusively coupled with high-kinetics NH4 + /H+ but exclude sluggish and rigid Zn2+ ions. A unique 4e- NH4 + /H+ co-coordination mechanism is unravelled, giving BQ-DQ cathode high capacity (299 mAh g-1 at 1 A g-1 ), large-current tolerance (100 A g-1 ) and ultralong life (50,000 cycles). This strategy further boosts the capacity to 358 mAh g-1 by modulating redox-active building units, giving new insights into ultra-fast and stable NH4 + /H+ storage in organic materials for better Zn batteries.
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