我国团队研制高能量密度锌碘电池

IT时代网8月11日消息，中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室动力电池与系统研究部（DNL29）的陈忠伟院士、汪冬冬研究员团队，在高能量水系锌电池方向拿出了新的研究进展。

团队提出一种“双界面配位调控”的电解液设计策略。经过对多类含氮阳离子配体的系统筛选，最终选定N-甲基咪唑氯盐（MImCl）作为电解液的双界面多功能添加剂，能同步稳定四电子锌碘电池的正负极界面。

水系锌碘电池本身安全性高、成本低，还具备多电子反应的优势，一直被视为大规模储能的重要候选路线之一。麻烦出在四电子I-/I0/I+转化过程：高价态碘物种容易水解，多碘化物穿梭、锌负极枝晶和腐蚀等问题接踵而至，高载量正极和安时级软包电池因此迟迟难以落地。

MImCl添加剂的作用体现在两头。充放电过程中，MIm+可以动态迁移到不同电极界面——在碘正极侧，它通过离子相互作用稳住多碘化物及ICl2-中间体，抑制活性碘物种溶解与穿梭，推动四电子转化可逆进行；到了锌负极侧，MIm+优先吸附在锌表面，调控Zn2+的成核与沉积行为，让锌沉积均匀无枝晶，副反应也被压下去。一种添加剂，两个界面同时稳定。

基于这套策略，团队搭建了高负载四电子Zn||I2电池体系。在高碘载量条件下，全电池的倍率性能和循环稳定性表现良好；进一步构筑的1.4安时级四电子Zn||I2软包电池实现了800圈稳定循环，按正极活性物质量计算的能量密度达到455Wh/kg，具备实际应用的潜力。

这项工作既揭示了电解液添加剂对四电子碘氧化还原过程和锌沉积行为的协同调控机制，也为高容量水系金属电池的界面工程提供了新的设计思路。相关成果已于8月4日发表在《美国化学会志》上。

注：本文中包含AI辅助创作的内容。