有机正极具有本征结构多样性和快速氧化还原动力学，在水系锌电池中显示出巨大应用前景。然而，大多数已报道的有机正极平均工作电压较低，导致能量密度不佳。
在此，宁波大学舒杰、鄢蕾等人通过向0.5 M Zn(OTf)₂电解液中引入基于I⁻的活性添加剂，实现了Zn²⁺和H⁺的共存储以及I⁻/I₀的转化。原位/非原位分析和计算模拟研究表明，含C=N基团的HATN@CMK-3不仅能在低电位下存储Zn²⁺和H⁺离子，还能作为基底在高电位下促进I⁻/I₀的转化反应。基于此，Zn//HATN@CMK-3电池提供了0.75 V的高平均电压、出色的长寿命（10000次循环）和高能量密度（198 Wh kg⁻¹）。此外，在高负载量（10 mg cm⁻²）或低温条件下，该电池仍能实现相当不错的容量和循环稳定性。
图1. 反应机制示意图
总之，该工作成功研发出了一种高性能锌-有机电池，其中HATN@CMK-3和锌箔分别用作正极和负极。这种水系Zn//HATN@CMK-3电池实现了一种混合机制，即在低电位下典型的Zn²⁺和H⁺共嵌入/脱出，以及在高电位下可逆的I⁻/I₀的转化。得益于I⁻/I₀氧化还原电对的高氧化还原电位，Zn//HATN@CMK-3电池获得了0.75 V的高平均工作电压和198 Wh kg⁻¹的优异能量密度。
原位/非原位分析和理论研究表明，含有C=N基团的HATN能够通过配位反应储存Zn²⁺和H⁺。此外，具有丰富氮官能团的HATN@CMK-3对I⁻、I₃⁻和I₂具有很强的吸附作用，并限制了I₃⁻的穿梭。基于此，即使在活性物质负载量为10 mg cm⁻²时，Zn//HATN@CMK-3电池仍能实现优异的电化学性能。该电池展现出高达1000次循环的高循环稳定性以及139 Wh kg⁻¹的显著能量密度。
此外，柔性Zn//HATN@CMK-3电池能够在-10 °C的环境下正常工作，并保持220 mAh g⁻¹的高放电容量。因此，该研究工作标志着通过使用基于I⁻的活性电解液来提升水系锌-有机电池能量密度方面迈出了开创性一步。
图2. 电池性能
Towards High-Performance Aqueous Zn-Organic Batteries via Using I–Based Active Electrolyte, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202506466
舒杰，教授，浙江省优秀教师、浙江省三育人先进个人。入选浙江省院士结对培养青年英才计划、浙江省高校领军人才培养计划、浙江省151人才工程第二层次、宁波市领军和拔尖人才工程第一层次。获浙江省高校优秀科研成果奖等奖项10余项，承担国家863计划（子课题）1项、国家自然科学基金3项，曾受邀为140多家国际期刊担任审稿人、受邀为Irish Research Council等多个组织担任评审专家。