JACS：从无机碘到有机碘：I+的稳定使高能锂碘电池成为可能

Nanoyu

2024-04-10

有机材料因其制备和来源的可持续性而被认为是一类有前途的金属离子电池阴极。然而，具有高能量密度和应用潜力的有机电池需要高放电电压、多电子转移和长循环性能。

近日，郑州大学Wei Guo提出了一种简单的策略，将无机碘转化为有机碘作为可充电锂电池的阴极材料。

文章要点

1）它允许涉及2e⁻转移的可逆多价氧化还原反应，即I⁻/I⁰和I⁰/I⁺。热力学不稳定的I⁺阳离子（高度亲电的路易斯酸）通过与亲核BPD配位转化为稳定的路易斯酸碱配合物。

2）比较分析揭示了I⁰/I⁺氧化还原反应的优异性能，该反应发生在3.4V/3.5V。Li//BPD-HI电池在2 A g⁻¹的电流密度下提供了398.5 mA h gI⁻¹(245.6 mA h g⁻¹)和1160W h KgI⁻¹的比容量(850次循环容量保持率为85%)。此外，强大的配位效应增强了BPD在不同电荷状态下对不同碘物种的锚定，有效地抑制了传统无机碘阴极中常见的穿梭效应。

3）有机碘还表现出优越的电化学反应动力学，并在低温下表现出优异的循环性能。实验分析和密度泛函理论计算揭示了碘转化化学的详细机理。这一研究为发展碘基正极材料开辟了一条很有前途的途径。能量密度和电化学性能的显著改善突显了这种创新方法在革新储能技术方面的巨大潜力。

参考文献

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