近日,我校化学化工学院科研团队在水系锌电池研究领域取得新进展。研究成果以“Dynamic Polyiodide-Trapping and Proton-Capturing Dual-Network Engineering for High-Areal-Capacity, Long-Cycling and High-Temperature Zn─I2 Batteries”为题,发表于Advanced Materials。广西大学化学化工学院2023级硕士生谭祎为第一作者,广西大学化学化工学院副教授何会兵、助理教授李冬冬,南通大学副教授张永正为共同通讯作者,广西大学是第一通讯单位。

水系锌-碘电池因成本低、安全性高、理论容量大而备受关注,但其实际应用受到多碘化物穿梭效应和电极/电解液界面副反应等因素限制。尤其在高温、高碘负载条件下,电池性能衰减更为显著。如何同时抑制正极多碘化物穿梭并稳定锌负极界面,是实现高能量密度、长循环高温锌-碘电池的关键挑战。
针对上述问题,该团队首次引入电解液添加剂氨基烟酸(AMI),通过动态捕获多碘化物与质子捕捉的双网络工程策略解决多碘化物穿梭和界面副反应问题。AMI分子上丰富的活性位点能有效捕获I3−离子,抑制多碘化物在电解液中的溶解和迁移。此外,AMI可逆地捕获H⁺离子并中和OH⁻离子,从而有效缓解锌电极界面pH波动,抑制锌负极界面副反应的发生。基于此,Zn//Zn对称电池在1 mA cm-2和1 mAh cm−2条件下表现出超过7000小时的超长循环稳定性。锌碘电池基于超高碘负载正极(23.8 mg cm−2,对应面积容量3.1 mAh cm−2)实现了超过2800次稳定循环,并在50℃、2 A g−1条件下保持3000次循环。该研究开创性地提出了针对多碘化物捕获与pH缓冲的双网络工程电解液添加剂策略,为实现高能量密度、长寿命、耐高温的锌碘电池提供了一条简便而创新的技术路径。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金(C类)、广西自然科学基金、广西大学首届学术新人奖项目以及广西八桂之光访问学者计划项目的支持。