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有機(jī)材料因其制備和來源的可持續(xù)性而被認(rèn)為是一類有前途的金屬離子電池陰極。然而，具有高能量密度和應(yīng)用潛力的有機(jī)電池需要高放電電壓、多電子轉(zhuǎn)移和長循環(huán)性能。

近日，鄭州大學(xué)Wei Guo提出了一種簡單的策略，將無機(jī)碘轉(zhuǎn)化為有機(jī)碘作為可充電鋰電池的陰極材料。

文章要點(diǎn)

1）它允許涉及2e^?轉(zhuǎn)移的可逆多價(jià)氧化還原反應(yīng)，即I^?/I⁰和I⁰/I⁺。熱力學(xué)不穩(wěn)定的I⁺陽離子（高度親電的路易斯酸）通過與親核BPD配位轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的路易斯酸堿配合物。

2）比較分析揭示了I⁰/I⁺氧化還原反應(yīng)的優(yōu)異性能，該反應(yīng)發(fā)生在3.4V/3.5V。Li//BPD-HI電池在2 A g^?1的電流密度下提供了398.5 mA h gI^?1(245.6 mA h g^?1)和1160W h KgI^?1的比容量(850次循環(huán)容量保持率為85%)。此外，強(qiáng)大的配位效應(yīng)增強(qiáng)了BPD在不同電荷狀態(tài)下對不同碘物種的錨定，有效地抑制了傳統(tǒng)無機(jī)碘陰極中常見的穿梭效應(yīng)。

3）有機(jī)碘還表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，并在低溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能。實(shí)驗(yàn)分析和密度泛函理論計(jì)算揭示了碘轉(zhuǎn)化化學(xué)的詳細(xì)機(jī)理。這一研究為發(fā)展碘基正極材料開辟了一條很有前途的途徑。能量密度和電化學(xué)性能的顯著改善突顯了這種創(chuàng)新方法在革新儲能技術(shù)方面的巨大潛力。

參考文獻(xiàn)

Fulong Zhu, et al, From Inorganic to Organic Iodine: Stabilization of I+ Enabling HighEnergy Lithium?Iodine Battery, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c14619

https://doi.org/10.1021/jacs.3c14619