近日，電子科技大學材料與能源學院教授唐武團隊在《自然—通訊》上在線發表研究論文，報道了一種可用于多系統雙離子對稱電池的雙極型有機小分子電極材料。
與依賴鋰礦資源的無機正極材料不同，有機電極材料由于其獨特的優勢而受到越來越多的關注。然而目前已報道的大部分有機電極材料在電解液中存在嚴重的溶解問題，無法實現對不同離子不加區分的存儲，阻礙了有機電極材料在電池中的進一步應用。
針對此問題，研究團隊設計合成了一種名為二喹喔啉并[2,3-a:2'，3'-c]吩嗪-2,6,10-三（吩惡嗪）（DQPZ-3PXZ）的雙極型有機小分子電極材料。基于二喹喔啉并[2,3-a:2'，3'-c]吩嗪（DQPZ）和吩惡嗪（PXZ）構建的大π共軛結構，DQPZ-3PXZ在大多數有機溶劑中顯示出了較好的不溶性。
團隊通過循環伏安法、紅外光譜、X射線光電子能譜以及X射線衍射圖譜等證實了DQPZ-3PXZ可以不加選擇地穩定容納5種不同電荷和大小的離子。在Li/Na/K基半電池中，DQPZ-3PXZ可以分別提供257/243/253mAh g-1的峰值放電容量和609/530/572Wh kg-1的峰值能量密度；同時用其構建了Li/Na/K基雙離子對稱電池，該類電池通過第一次充電過程即可激活。
更引人注目的是，基于大π共軛的穩固有機固體結構抑制了DQPZ-3PXZ在電解液中的溶解，所有對稱電池均具有超過15000次的循環壽命，且不會出現明顯的容量衰減。特別對于K基雙離子對稱電池，顯示出91000次循環的超穩定和超長壽命。該研究成果證明了有機電極材料具備“單分子儲能”的能力，并為有機電極材料的商業化應用奠定了基礎。