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（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202219136, 入选ESI高被引论文与热点论文；Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202309446, 被遴选为Hot Paper；Angew. Chem. Int. Ed., 2024, 63, e202316835），将锌-有机电池综合性能提高到新的水平。

近期，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，上述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