西交JACS：高导电聚碘离子液体正极实现高容量双镀层锌-碘电池

锌-碘电池具有高能量密度和低毒性而备受关注。然而，碘的低电导率、多碘化物在水系电解质中的高溶解度，限制了高稳定性的锌-碘电池开发（尤其是在低电流密度下）。

在此，西安交通大学丁书江、郗凯等人提出了一种疏水性聚碘化物离子液体作为锌离子电池正极。具体而言，其通过提供高出4个数量级的固有电导率和显着降低的溶解度成功激活了碘氧化还原过程，从而抑制双镀层锌-碘电池中的多碘化物穿梭。

此外，作者通过对聚碘离子液体化学结构的分子工程改造，使其电子电导率高达3.4×10^–3S cm^–1，库仑效率高达98.2%。结果显示，锌-碘电池的面积容量可达到5.04 mAh cm^-2，并在3.12 mAh cm^-2下稳定运行990小时以上。

图1. 聚碘离子液体正极的电荷传输过程示意图

总之，该工作提出了一种锌-碘双镀层电池，其在充电过程中形成高导电性的聚碘化物离子液体作为正极活性材料。研究发现，多碘化物的本征电导率对碘/多碘化物的沉积行为有重大影响，进而极大地影响正极的面积容量。组装的电池在 1 mA cm^-2 的低电流密度和 3.12 mAh cm^-2 的高面积容量下稳定运行超过 990 小时。

此外，作者设计了双镀层微电池，不仅展示了聚碘化物离子液体正极在柔性电子产品中的可用性；而且展示了单体电池和4×4集成电池的稳定性能。因此，该工作为碘基锌离子电池的设计提供了新示范。

Highly Electrically Conductive Polyiodide Ionic Liquid Cathode for High-Capacity Dual-Plating Zinc–Iodine Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c12695

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