锌-有机电池因其资源可持续性、高安全性和低成本等优点，是近年来备受关注、极具竞争力的电化学储能器件。电荷载体是影响锌-有机电池氧化还原动力学和电化学性能的关键因素之一。由于较大水合离子尺寸和高去溶剂化能垒，金属Zn²⁺电荷载体面临界面反应动力学迟缓问题，其循环充放电过程中反复嵌插也容易破坏电极结构。H⁺、NH₄⁺等电荷载体因离子半径小、质量轻，具有低去溶剂化能垒和快速离子迁移动力学，对锌-有机电池性能提升起着关键作用。

我校化学科学与工程学院刘明贤教授团队通过有机正极材料结构设计，优化电荷载体与活性基团界面传质与传荷，实现了非金属电荷载体的高效激活，揭示了电极-非金属电荷载体系统功能耦合高效储能机制，解决了传统Zn²⁺高去溶剂化能垒导致界面电荷扩散动力学迟缓问题，取得了一系列重要进展，将锌-有机电池综合性能提高到新的水平。近日，该课题组对锌-有机电池中非金属电荷载体存储的研究进展进行了系统总结，综述论文“Non-Metal Ion Storage in Zinc−Organic Batteries”在线发表于国际知名期刊《先进科学》(Advanced Science)。

论文首先概述和比较了非金属阳离子（H⁺, NH₄⁺）和阴离子（Cl⁻, OH⁻, CF₃SO₃⁻, SO₄²⁻）电荷载体的结构特点、理化学性质和反应机制；其次，重点介绍了锌-有机电池中非金属电荷载体存储的最新研究进展，分析和讨论了非金属离子性质与电池关键性能指标之间的关系，包括比容量、工作电压、倍率性能、能量密度和循环寿命等；最后，总结和提出了非金属离子存储的发展、挑战和未来方向。

刘明贤教授为论文通讯作者，博士后宋子洋为论文第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委和中国博士后科学基金会资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202310319