全有机质子电池因其可持续性、优点和优异的倍率性能而受到广泛关注。由于H+嵌入能垒较高，人们一般采用强酸（如H2SO4）作为电解液为全有机质子电池提供H+。迄今为止，全有机质子电池在温和电解液中的设计仍然是一个挑战。
近日，南开大学牛志强报道了采用原位电聚合法设计合成了一种π偶联聚合物poly(2,9-dihydroquinoxalino[2,3-b]phenazine)（PO）。
文章要点
1）该PO分子呈现链状聚合结构，在其重复单元中具有两对C=N基团。值得注意的是，由于π-电子离域效应，PO分子中相邻C=N基团的化学环境不同，导致了两步氧化还原反应。此外，由于PO与其还原产物之间存在较大的LUMO能隙，这两个氧化还原反应表现出较大的电压差异。另外，PO分子的π共轭结构中的C=N基团能够通过配位反应螯合质子，因此PO分子在ZnSO4电解液中具有可逆的H+吸/脱行为。
2）基于以上，研究人员利用温和的电解液发展了一种对称全有机质子电池。该全有机质子电池具有快速的H+吸/脱反应动力学，不仅在0.1 A g-1电流密度下表现出147 mAg-1的高可逆容量，而且表现出优异的倍率性能和稳定的循环性能，在1 A g-1循环500次后容量保持率高达94%。
这种温和的全有机质子电池将拓宽质子电池化学，并为可持续、高性能、高安全性的质子电池的发展铺平道路。
参考文献
Zhiwei Tie, et al, A Symmetric All-Organic Proton Battery in Mild Electrolyte, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, e202115180
DOI: 10.1002/anie.202115180
https://doi.org/10.1002/anie.202115180
