刘少华AM：二维介孔萘基导电异构体助力长寿命高容量锌-碘电池

如今，可充水系锌-碘电池因其低成本、高安全性和高理论容量而受到广泛关注。然而，碘的导电性差和可溶性聚碘离子的穿梭效应对其性能造成了难以克服的限制。

图1. mPD@rGO的制备过程示意图

华东师范大学刘少华等提出了一种简单的软-硬模板（SHT）共组装策略，通过在温和条件下在氧化石墨烯（GO）纳米片表面原位聚合1,8-二氨基萘（DAN）的苯胺型衍生物，获得了具有有序介孔通道、厚度均匀、高比表面积和优异导电性能的异构萘基导电纳米片。

由此得到的聚-1,8-二氨基萘（PDAN）具有以下优点：（1）聚合物链具有独特的长𝜋电子共轭构型，苯环之间的𝜋电子分散使其具有很高的固有电子导电性；（2）这种极性聚合物能与碘物种产生强烈的吸附相互作用；（3）与其他传统宿主的”死物质”不同，这种具有电化学活性的聚合物可为电池提供可逆容量。

图2. mPD@rGO对碘的吸附研究

正如预期的那样，碘负载萘基纳米片作为水系Zn─I₂电池的阴极材料，在0.2 A g^-1的电流密度下可提供271.4 mAh g^-1的高比容量、良好的倍率性能和出色的长期循环稳定性（在10 A g^-1下循环35000 次，容量衰减可忽略不计），超过了之前的大多数报告。

作者通过深入的密度函数理论（DFT）计算和系统实验发现，二维导电介孔PDAN和碳框架可分别通过物理吸附和化学吸附将碘物种强力限制和固定在框架内。这项研究揭示了如何为高性能金属-碘电池合理设计基于多孔聚合物的碘宿主。

图3. 水系Zn─I₂电池的电化学性能

2D Mesoporous Naphthalene-Based Conductive Heteroarchitectures toward Long-Life, High-Capacity Zinc-Iodine Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310693