近日，徐錫金教授團(tuán)隊(duì)在水系儲(chǔ)能領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)工作以題為"Activating and stabilizing a reversible four electron redox reaction of I^-/I⁺ for aqueous Zn-iodine battery"的研究論文發(fā)表于頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edition上，濟(jì)南大學(xué)為第一完成單位。青年教師王成剛和碩士研究生季曉星為論文共同第一作者，徐錫金教授和華中科技大學(xué)李會(huì)巧教授為共同通訊作者。

新興的水系鋅離子電池受到高度關(guān)注，具有轉(zhuǎn)化機(jī)理的碘基正極材料具有豐富的資源、氧化還原價(jià)態(tài)和高容量、高氧化還原電位等優(yōu)點(diǎn)。如今，碘基陰極的反應(yīng)通常發(fā)生在I^-和I⁰之間的雙電子氧化還原中，從理論上講，碘物種可以進(jìn)一步氧化到更高的I⁺價(jià)態(tài)。此外，由于碘物種的穿梭效應(yīng)，基于碘基的氧化還原陰極通常具有較差的循環(huán)壽命和容量衰減。本文通過(guò)在電解液中引入Br^-作為活化劑激發(fā)I⁰/I⁺四電子氧化還原反應(yīng)，并以大層間距的Ni-Fe LDH作為宿主，限制I⁰/I⁺反應(yīng)在其層內(nèi)發(fā)生。極大地提高了容量并有效抑制了碘物種穿梭，實(shí)現(xiàn)了高容量和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的鋅-碘電池。通過(guò)非原位XPS、原位拉曼表征技術(shù)和密度函數(shù)理論(DFT)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Br^-作為碘物種的活化劑和穩(wěn)定對(duì)存在，與碘作用生成鹵素間化合物[IBr₂]^-來(lái)穩(wěn)定I⁺的存在。Ni-Fe LDH被合成并用作碘的宿主，由于其層間距離大而穩(wěn)定可以確保I^-/I⁺氧化還原反應(yīng)在層間發(fā)生從而有效抑制碘化物的穿梭效應(yīng)。

撰稿：弋媛    編輯：張雅靜    編審：張偉