近日，辽宁大学化学院黄子航副研究员团队在国际顶级期刊Advanced Materials（校A⁺期刊，中科院一区top，影响因子27.4）发表题目为“A High-Capacity Semiconductor Organic Polymer for Stable Aqueous Ammonium-Ion Storage”的研究论文，文章第一署名单位为辽宁大学。

【论文简介】

水系铵离子电池凭借安全性高、环境友好、成本低以及铵离子扩散速率快等优势，在大规模储能应用中展现出巨大潜力，通常能实现高倍率容量和低极化特性。然而，当前用于NH4⁺存储的电极材料性能欠佳，难以满足应用需求。其中有机小分子材料如四氨基对苯醌（TABQ）虽具备高理论容量、宽放电电压及良好的氧化还原活性，但其在水系电解液中面临着易溶解、导电性差的双重瓶颈，限制了其实际应用。

为解决这一问题，研究团队创新设计了一种链状酰胺聚合物（PPAT）。通过引入3,4,9,10-苝四甲酸二酐扩展TABQ分子骨架，并结合聚苯胺（PANI）强化共轭效应并增强铵离子存储的导电性。这种PPAT@PANI材料含有丰富的C=O/C-N官能团和大量芳环结构，形成了分子内与分子间的广泛共轭网络，显著增强了电子离域效应并缩小了带隙。得益于上述优化，该有机材料展现出优异的导电性能和卓越的电化学性能。机理研究与理论计算表明，NH4⁺在充放电过程中通过氢键可逆结合/解离，其中C=O基团通过三种低空间位阻构型主导储能过程。该研究提出的共轭扩展和半导体化协同策略，通过扩展共轭体系不仅提升导电性，更优化了离子扩散通道。为破解有机电极材料溶解与导电困境提供普适性方案，对开发新一代高容量铵离子存储材料具有重要指导意义，有望加速水系铵离子电池技术的实用化进程。

【文章链接】

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508001

【期刊介绍】

《先进材料》（Advanced Materials）是Wiley出版社旗下材料科学领域的旗舰期刊与顶级学术刊物，自1988年创刊以来，始终引领着全球材料研究的创新前沿。该刊以发表具有高度原创性和突破性科学意义的研究著称，对成果的创新性、影响力及应用价值有极高要求。专注于刊载能开辟新方向、解决关键难题或推动交叉融合的前沿成果。其内容横跨化学、物理、生物、工程及纳米科技等多个领域，其成果往往代表该领域最高水平并引领未来趋势。

【作者简介】

第一/通讯作者：黄子航，辽宁大学化学院副研究员，沈阳市领军人才，辽宁省科技奖自然科学一等奖获得者，美国加州大学访问学者。主要从事电化学储能的研究工作，涉及水系铵离子电池、水系锌离子电池、质子电池、超级电容器等。以第一、通讯、共同作者在PNAS、Advanced Materials、ACS Energy Letters、Advanced Energy Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Energy等国际知名期刊上发表SCI论文40余篇，其中ESI前1%高被引论文1篇，封面论文2篇。主持国家自然科学基金和省市校级基金等共11项，申请专利30余件，获得沈阳市自然科学学术成果一等奖1次，二等奖1次，优秀奖2次。

第二作者：刘淼，辽宁大学化学院2022级硕士研究生，主要从事水系铵离子电池电极材料的研究。