水系电池由于其安全性高、成本低等优势，被认为是一种具有潜力的新兴储能设备。电极材料作为电池的关键部件，对电池的性能起着至关重要的作用。共价有机框架(COFs)由于其可调节的多孔结构和丰富的内置功能基团，近年来被认为是一种极具前景的电极材料，开发基于COFs材料的水系电池仍有很大的研究空间。

近日，中科院福建物构所的温珍海研究员和天津大学的陈龙教授合作，提出了一种新型的混合酸/碱全COFs电池，该电池由芘-4,5,9,10-四酮(4KT)基COF/还原氧化石墨烯(4KT-Tp COF/rGO)作为酸性介质运行的阴极，配以蒽醌(AQ)基COF (DAAQ-Tp COF)为碱性介质运行的阳极。在这种混合酸/碱全COFs电池中，阴极COF能在酸性电解液中以相对较正的电位工作，而阳极COF能在碱性电解液中以相对较负的电位运行，并通过液流电池的膜电极电池设计，能够将制备好的COFs阴极和阳极紧贴在阴离子交换膜(AEM)和阳离子交换膜(CEM)的表面，以提供更好的电化学反应动力学的电池构造。

混合酸/碱全COFs电池的主要工作机理如图(a)所示。在电池的放电过程中，DAAQ-Tp COF阳极中的K₂AQ单元的C-O-K会被氧化成C=O基团，并为阴极提供电子。与此同时，4KT-Tp COF阴极中的4KT单元的C=O基团能够接收电子并与质子结合被还原成酚羟基（C-OH）。同时，阳极电解液中的K⁺和阴极电解液中的SO₄^2-可以穿过CEM和AEM以形成完整回路并保持电池内部的电荷中性。而在充电过程中，发生的是与上述相反的过程，并且也是可逆的。

混合酸/碱全COFs电池能在0 ~ 2 V的宽电压窗口工作，在1 A g^-1时能输出92.97 mAh g^-1的较高放电比容量，而在795.97 W kg^-1时的能量密度有74.2 Wh kg^-1（基于正负极COFs材料的总质量）。该电池在300次循环运行中具有良好的稳定性。

该工作提出的混合酸/碱全COFs电池有望推动新型储能设备的研发，为为开发先进电池提供高效的电极材料以及提高水系电池的性能开辟了新途径。