近年来，铝离子电池因其稳定的离子液体电解质和丰富的铝金属资源而被认为是一种有前途的高安全性储能装置。然而，石墨正极存在体积膨胀，容量偏低的问题，限制了AIBs的发展。相比之下，有机正极材料，由于其结构可以灵活设计，有助于调节其电化学性能，是解决该问题的重要路径之一。然而，有机分子普遍存在溶解度大，电压低，循环稳定性较差等问题。

针对该问题，兰州理工大学焦树强教授和北京理工大学宋维力教授在前期有机正极材料研究的基础上，通过分子结构设计，在化学结构稳定的卟啉分子中分别引入吸电子官能团（EWG）和给电子官能团(EDG)。通过官能团对电子结构的调控，重点研究了氧化还原电位以及电化学反应和吸脱附的储能竞争机制。最终构建了高容量，长寿命的铝-卟啉电池储能体系。

创新点1：阐明了官能团对氧化还原电位的影响机制。实验结果和DFT计算表明，给电子官能团（EDG）使分子HOMO/LUMO轨道能级同时升高，氧化还原电位降低；吸电子官能团（EWG）使分子HOMO/LUMO轨道能级同时降低，氧化还原电位升高。

创新点2：揭示了官能团调控电化学反应和脱/吸附作用的竞争机制。两种机制竞争结果表明，给电子官能团会导致卟啉分子π键的静电势降低，路易斯碱性增强，可以提高π键的电化学反应活性。同时吸附能表明，EDG有助于提升电化学储能动力学，提高储能能力；吸电子官能团具有强的电负性，在电化学储能过程中，活性离子优先在官能团位点吸附，由于官能团与活性离子吸附能的影响，EWG电化学储能吸附/脱附作用机制更强。

创新点3：构建了优异传统非水系铝电池的高容量铝卟啉电池。两种机制竞争结果表明，在6类卟啉衍生物分子中，TPP-OCH₃储能性能最优，比TPP-H高49.6%，比石墨高23.9%；同时，TPP-OCH₃具有4000次稳定循环，相同测试条件下，比其它羰基(C=O)、含氮(C=N,C≡N)、芳烃(C=C)、导电聚合物等具有更优异的储能能力。