具有双极氧化还原活性的有机电极材料是高能量铝离子电池（AIBs）的有力候选材料，但由于活性位点有限和电子转移数低，其容量受到限制。
为了普遍解决这一问题，寻找一种具有多活性位点的双极有机材料以实现多电子转移是先决条件，但极具挑战性。
基于此，2025年3月21日，北京理工大学朱艳丽、北京科技大学焦树强、王伟等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《A bipolar-redox tetraalkynylporphyrin macrocycle positive electrode with 12-electrons-transfer for high-energy aluminum-organic batteries》的研究论文。
在此，作者开发了一种12电子转移的四炔基卟啉大环正极材料，其包含两个p型胺（‒NH‒）基团、两个n型亚胺（C = N）基团和四个n型炔基（C ≡ C）基团。
这种双极18π电子卟啉大环可以在‒NH‒位点上交替结合和释放AlCl₄⁻阴离子，以及在C = N位点上结合和释放AlCl₂⁺阳离子（从18π氧化到16π或从18π还原到20π），实现四电子转移。
此外，每个末端C ≡ C位点还可以与两个AlCl₂⁺阳离子配位，从而提供八电子。
设计的铝有机电池实现了高达347 mAh g⁻¹的高容量（是传统石墨正极材料的3-6倍，后者为60-120 mAh g⁻¹），并且基于正极材料的质量，其比能量高达312 Wh kg⁻¹（比使用石墨作为正极的电池高出高达150%）。
Guo, Y., Wang, W., Guo, K. et al. A bipolar-redox tetraalkynylporphyrin macrocycle positive electrode with 12-electrons-transfer for high-energy aluminum-organic batteries. Nat Commun 16, 2794 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58126-5
