Abstrak
Merancang bahan elektroda organik yang mencapai kepadatan energi tinggi tanpa mengorbankan stabilitas siklus jangka panjang merupakan tantangan besar dalam penelitian penyimpanan energi. Di sini, hal ini ditangani dengan memperkenalkan mekanisme pembawa muatan ganda dan situs ganda yang unik yang memanfaatkan katode trimerik nitro-triazin multielektron dan dua pembawa muatan non-logam (NH 4 + dan H + ). Kami menyajikan molekul nitro-triazin yang sangat redoks-aktif dan sangat stabil, 2,4,6-tris(4-nitrofenil)-1,3,5-triazin (TNPT), yang menampilkan gugus nitro dan triazina yang memungkinkan beberapa situs redoks, konjugasi π yang diperluas, afinitas ikatan hidrogen yang kuat, dan kemampuan penumpukan π–π. Gugus nitro dan triazina redoks ganda berinteraksi secara sinergis dengan NH 4 + dan H + dalam elektrolit OTF NH 4 3 m yang dioptimalkan , memanfaatkan ikatan hidrogen tetrahedral dan transfer proton tarian pasangan Grotthuss/khusus, meningkatkan kinetika cepat dan stabilitas siklus yang luar biasa. Nanokomposit grafen oksida(NG)/TNPT yang didoping nitrogen menghasilkan kapasitas spesifik yang mengesankan sebesar 263 mAh g −1 pada 0,1 A g −1 , dengan stabilitas siklus yang sangat baik – mempertahankan kapasitas 97,8% selama 10.000 siklus. Lebih jauh lagi, perangkat sel penuh hibrida bebas logam, yang terdiri dari anoda kapasitif karbon berpori nano dan katoda baterai NG@TNPT, mencapai kepadatan energi yang luar biasa sebesar 45,11 Wh kg −1 , yang tertinggi yang dilaporkan untuk sistem penyimpanan energi bebas logam hingga saat ini. Pekerjaan ini memberikan strategi desain baru untuk mengembangkan perangkat penyimpanan energi hibrida bebas logam berenergi tinggi dan tahan lama.