有机醌化合物是一种水性摇椅电池（aqueous rocking-chair batteries）中比较有希望的材料，这是由于其有一定的优势：化学稳定性较高，对多种载流子有较好的适配性。但是，在溶液电解质中，有机醌化合物在不同载流子中的自修复电化学性质还不明确。浙江大学、浙江工业大学报道了9,10-蒽醌（9,10-anthraquinone，AQ）模型分子在蒽氢醌和Mⁿ⁺之间反应对提高电极反应稳定性的作用。对于Al³⁺金属离子电池，结果显示在800 mA g^-1中实现了500次循环后保持211.4 mAh g^-1，500次循环保持了94.5 %的活性。

本文要点：

（1）制备了三电极系统，测试AQ分子的电化学性质。通过循环伏安法测试了1 M LiCl, NaCl, KCl, CaCl₂, BaCl₂电解液中的AQ循环伏安性质，首次循环中电极上产生了红色的物种并扩散到溶液中，在几分钟后变为白色沉淀。与之相比，在HCl，AlCl₃，ZnCl₂，MgCl₂中测试发现电解液能够很好的保持，说明在这些电解液中AQ的循环性能较好。

（2）对红色自由基物种的表征。通过原位UVVIS测试方法和实验测试发现，产生的红色物种为自由基阳离子。通过ESR测试了红色自由基的信号，并认为其为[AQ]^·-结构与金属形成的[AQ-Mⁿ⁺]^·(n-1)+。

         通过密度泛函理论对[AQ-Mⁿ⁺]^·(n-1)+中的自旋密度分布情况进行计算。Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Ba²⁺等自旋主要分布在AQ上，形成稳定的[AQ-Mⁿ⁺]^·(n-1)+分子，并且这种组成的结构会溶解在溶液中，形成红色物种。Al³⁺, Mg²⁺, Zn²⁺不会生成[AQ-Mⁿ⁺]^·(n-1)+结构，这是因为自旋分布在金属中心上，进而形成了不稳定的自由基物种。并且这种过程不会引起AQ分解作用。

          电池性能表征。测试了AQ分子和1 M Al₂(SO₄)₃、2 M MgSO₄、2 M ZnSO₄中的循环性能和不同倍率工作情况，结果显示这种结构的电池有非常好的效果。

参考文献

Lijing Yan; Chenxuan Zhao; Ying Sha; Zeheng Li; Tiefeng Liu; Min Ling*; Shaodong Zhou*; Chengdu Liang*

Electrochemical redox behavior of organic quinone compounds in aqueous metal ion electrolytes,Nano Energy 2020,

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104766

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520303232