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有机电极材料凭借理论容量高、结构可精准调控以及可持续等显著优势，成为未来商用水系电池极具潜力的备选材料。然而，当前应用于水系锌离子电池的N型有机物却面临性能瓶颈：工作电压普遍低于1V，放电比能量也相对较低，通常不足200 Wh kg⁻¹。这一状况极大地制约了电池能量密度的提高，也严重阻碍了其实际场景中的推广应用。因此，如何设计研发具备高放电电压和高放电比能量的N型有机电极材料，已然成为该领域亟待攻克的关键难题。

针对这一关键科学问题，本工作设计了一种亚胺化合物3 - 5，6，11，12-四氮杂萘并苯（3TANC），其特征在于具有连续的负静电势区。该特征导致较低的最低未占分子轨道（LUMO）能级，并实现1.05 V（相对于Zn²⁺/Zn）的高平均放电电压。放电电压的提高使3TANC能够在0.1 A g⁻¹下实现215 Wh kg⁻¹的能量密度。此外，在2A g⁻¹下1000次循环后，容量保持在94.38%。此外，3TANC还具有NH₄⁺存储能力，平均放电电压高达− 0.1 V（vs SCE），在0.1 A g ^{− 1}下的放电比容量为267.84 mAh g⁻¹。此外，3TANC的铵离子半电池在5 A g⁻¹下循环2100次后仍保持100%的容量， Zn||3TANC混合离子电池在2M (NH₄)₂SO₄电解质中具有出色的循环稳定性，在2 A g⁻¹下循环13800次后，容量保持率达到90.23%。这项工作提出了一种新的方法来设计高电压的有机阴极。

相关研究成果以“A High-Voltage Organic Cathode Enabled by a Continuous Electronegativity Zone in Aqueous Zinc-Organic Batteries”为题发表在材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials （中科院一区TOP，影响因子：18.5）上，研究生王润墨为本文独立第一作者，亚洲博彩 王亚群、杨泽为共同通讯作者。

文章信息：

A High-Voltage Organic Cathode Enabled by a Continuous Electronegativity Zone in Aqueous Zinc-Organic Batteries

Runmo Wang, Yu Zhang, Chengbin Ma, Xiangbo Wang, Mian Cai, Huiping Du, Ze Yang,* Dongliang Chao* and Yaqun Wang*

DOI: 10.1002/adfm.20250531