随着电动汽车和智能电网等新兴产业的迅猛发展,传统的锂离子电池面临着包括资源短缺、成本高昂和安全性不佳在内的诸多挑战。而在另一方面,基于水系电解液和锌负极的水系锌二次电池（ARZBs）因其在安全、成本、制造和环保等方面的优势而在近年来受到广泛关注。与此同时,资源丰富、结构多样并且性能优异的有机电极材料也被视为是下一代可持续和多功能储能设备的有力候选者之一。目前,虽然已有不少基于有机电极材料的水系锌二次电池被报道,但是在该领域中仍然存在合成复杂昂贵、性能差强人意以及机理含混不清等许多亟需解决的困难。为了促进水性锌—有机电池的进一步发展,我们仍然有必要继续探索更加合适的电极材料并深入研究其储能机理。本论文中,我们对两个易制备、高性能的有机小分子正极材料——吩嗪（PNZ）和5,7,12,14-四氮杂-6,13-并五苯醌（TAPQ）在水系锌二次电池中的应用进行了探索。此外,我们还通过一系列的非原位表征、电化学测试和理论计算,系统地研究并阐明了他们的储能机理。PNZ是一种应用于医药和染料工业中的合成原料,可以直接购得。在常见的Zn SO4电解液中,PNZ正极展现出了289 m Ah g–1（理论值的97%）的高比容量、205 Wh kg–1(289 m Ah g–1×0.71 V)的高能量密度、良好的倍率性能(5000m A g–1仍可释放出185 m Ah g–1的比容量)和稳定的循环性能(5000 m A g–1下循环3000次容量保持率达73.3%)。此外,我们还通过前文所述的方法揭示了其H+嵌入的储能机理,而非直觉上的Zn2+储存机理。为了获得更高的比容量和稳定性,我们设计了一种新颖的“醌+吡嗪”式结构的TAPQ正极。它可由两种简单的原料2,5-二羟基-1,4-苯醌（DHBQ）和邻苯二胺（o PDA）在温和的合成条件下通过两步反应制得。得益于其集成了多个具有电化学活性的C=O和C=N双键,TAPQ的理论比容量高达515 m Ah g–1（基于六电子反应）,在0.1–1.6 V vs.Zn2+/Zn的电压区间内其可逆的实际比容量达443 m Ah g–1,创造了ARZBs中有机正极材料比容量上的新记录。随后,我们通过类似的方法证实其以H+主导的H+/Zn2+共嵌入储能机理。基于对其机理的清晰理解,我们将其电压范围优化为0.5–1.6 V。在此区间内,TAPQ能够同时展现出色的能量密度(270 m Ah g–1×0.84 V=227 Wh kg–1)和优异的循环稳定性(在50 m A g–1下循环250次后容量保持率达92%,平均库仑效率达99.96%)。最后,我们还深入地研究了循环过程中的TAPQ正极的电极变化,以揭示其容量衰减的原因。我们相信,上述关于PNZ和TAPQ两种有机小分子正极材料的性能探索和机理研究,可以为水系锌—有机电池的后续发展起到重要的启发和参考作用。