​支春义AM：水系锌双离子电池中的硒锚定氯氧化还原化学

具有Cl⁰到Cl^–氧化还原反应(ClRR)的氯基电池由于其高氧化还原电位和大理论容量而有望用于高性能储能。然而，ClRR固有的气液转换特性以及较差的Cl固定性会导致Cl₂泄漏，降低电池的可逆性并引发安全问题。

在此，香港城市大学支春义团队利用硒基有机分子二苯基二硒化物(di-Ph-Se)作为Cl锚定剂，通过硫族-卤素配位化学实现原子级的Cl固定，实现了具有超低Cl的高度可逆的ClRR和显著的放电电压(1.87 V vs Zn²⁺/Zn)。两个氧化的Cl⁰锚定在单个Ph-Se上，以及Se的多价转化有助于六电子转化过程，实现高达507 mAh g^-1的高放电容量、平均电压为1.51 V，库仑效率高达99.3%，能量密度高达665 Wh Kg^-1。

基于所开发的具有ClRR的di-Ph-Se电极的优异可逆性，其表现出卓越的倍率性能(5 A g^-1下为205 mAh g^-1)和循环性能(500次循环后容量保持率为77.3%)。值得注意的是，该软包电池具有高达6.87 mAh cm^-2的创纪录面积容量和自放电性能，展示了实际应用的巨大潜力。

图1. 含ClRR的Zn-di-Ph-Se电池的电化学性能

总之，该工作利用双Ph-Se作为Cl锚定剂，实现了两个Cl⁰原子锚定在一个Ph-Se上的高效Cl原子固定。所得到的Zn||di-Ph-Se电池具有理想的六电子转换过程，提供令人印象深刻的放电电压(高达1.51V)和放电容量(507 mAh g^-1)。

此外，由于稳定的分子结构和电解质，实现了非凡的循环性能，循环500次后容量保持率高达77.3%。Zn||di-Ph-Se电池具有显著的倍率性能和高面积容量，自放电率低，静置5天后容量保持率约为72.5%。因此，使用基于硫的锚定剂的设计策略为实现电池中可逆卤素氧化还原化学开辟了新的途径。

图2. 评价Zn-di-Ph-Se电池的稳定性和实用性

Selenium-Anchored Chlorine Redox Chemistry in Aqueous Zinc Dual-ion Batteries， Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202309330