作为水系电池的代表，镍基电池引起了极大的期望。镍氢氧化物正极因其高工作电位、良好的循环稳定性和环境友好性，已成功应用于碱性环境。然而，目前与镍氢氧化物正极匹配的阳极材料，如镉、铁、锌和金属氢化物，可能不适合大规模能源存储应用。最近，有机电极材料（OEMs），由于其基于性能要求的灵活设计能力和从天然绿色材料的人为合成，已成为水系镍-有机电池（ANOBs）有前途的阳极材料。OEMs的溶解是限制它们更广泛应用的核心问题之一。目前，对阳极用OEMs的研究主要集中在合成大分子，如共轭聚合物和共价有机框架材料，以解决溶解问题。例如，Marcilla等人报道了一种具有醌活性单元的多孔聚合物（IEP-11）作为ANOBs的阳极。它在3.3 A g−1下显示出超过2800个循环的循环稳定性，并在165 mA g−1下提供了150 mAh g−1的比容量，这不可避免地低于小分子活性单元的理论比容量（256 mAh g−1）。在这方面，小分子有机物以其高容量和低成本，可能是ANOBs阳极的有前途的候选材料，尽管它们尚未得到广泛研究。此外，小分子有机物在碱性电解液中遭受严重的溶解问题，电极材料的溶解与电解液环境之间的关系尚不清楚。此外，仍然缺乏组装在安培小时级以评估其实用性的ANOBs。因此，了解电极材料与电解液环境之间的关系，解决溶解问题，以及构建安培小时级软包电池是非常有意义的，但也非常具有挑战性。

近日，南开大学陈军院士团队筛选出苯并嗪（PZ）作为阳极材料，10 m KOH作为电解液，构建安培小时级的PZ/Ni(OH)2电池以证明其实用性。使用各种原位和非原位测试技术来观察苯并嗪阳极的结构演变。C=N键已被证明是氧化还原活性中心，而碱性金属阳离子作为电荷载体。引入了Nernst-Brunne方程来理解活性材料的溶解与电解液环境之间的关系，选择了高浓度的10m KOH作为电解液，这可以显著抑制活性材料的不希望的溶解。苯并嗪阳极可以提供高初始比容量（0.5 C时为281.6 mAh g−1）和出色的循环稳定性（在30 C下经过14,000个循环后容量保持率为74.3%）。通过堆叠自支撑膜电极来增加质量负载（高达48 mg cm−2）并减少非活性组分的质量比。组装了安培小时级软包电池以评估其实用性，其提供了1.23 Ah的容量，能量密度为50 Wh kg−1（基于电池的总质量）。

该成果以"Ampere-Hour-Scale Aqueous Nickel–Organic Batteries based on Phenazine Anode"为题发表在《Advanced Energy Materials》期刊，第一作者是来自南开大学化学学院的 刘晓猛 博士。

有机阳极材料在放电/充电过程中在电解液中严重溶解，至今尚无法实现安培小时级的镍-有机电池。在此，我们筛选出苯并嗪（PZ）作为阳极材料，并利用10 m KOH作为电解液，构建了安培小时级的PZ/Ni(OH)2电池，以证明其实用性。通过原位紫外-可见光谱（UV-vis）和分子动力学模拟，我们展示了在10 m KOH高浓度下PZ的溶解被抑制。PZ阳极在0.5 C时可以提供281.6 mAh g−1的高初始比容量，库仑效率为98.6%，并在30 C下经过14,000个循环后，容量保持率为74.3%，显示出超长的循环寿命。此外，我们制造的软包型PZ/Ni(OH)2电池，PZ的质量负载高达48 mg cm−2，提供了1.23 Ah的容量，并实现了基于电池总质量的50 Wh kg−1的高能量密度。苯并嗪的丰富资源、卓越的稳定性和成本效益，为镍-有机电池在大规模储能应用中提供了有希望的潜力。