东北师大JACS：Janus粘合剂化学同步增强碘吸附和氧化还原动力学实现可持续水性 Zn-I2电池

目前，储能技术创新的研究重点已逐渐转向兼具高性能和可持续性的下一代水系电池。然而，水系Zn–I₂电池因其成本效益和环保特性而被认为新一代储能候选者。然而，在电池循环过程中，多碘化物严重的穿梭效应阻碍了它们的商业应用。

在此，东北师范大学吴兴隆、曹峻鸣等人设计并制备了一种基于壳聚糖(CTS)分子的Janus功能粘结剂。研究表明，极性末端基团赋予混合粘合剂优良的机械性;同时，其对I₂的物理吸附动力学和氧化还原动力学也有增强作用。

结果显示，该粘结剂可高效缓解多碘化物的穿梭效应，CTS电池表现出卓越的电化学存储能力。在电流密度为0.2 mA g^-1的条件下1500次循环后，该电池仍具有144.1 mAh g^-1的高容量。此外，静置24 h后，其库仑效率可保持在98.8%。更重要的是，CTS分子具有良好的生物降解性和可重复利用性;在碘离子重新加载后，再生装置的容量可达73.3 mAh g^-1且可循环1000次以上。

图1. Janus功能粘结剂的制备流程

总之，该工作开发了一种基于CTS的低成本、多功能水性粘合剂，并将其用于制备高质量的碘正极。由于 CTS 优异的成膜性能，该粘合剂能够实现稳定且均匀分散的碘负载。此外，多重氢键网络为CTS粘合剂提供了良好的机械性能以承受电极膨胀效应，并且其具有丰富极性官能团的CTS双螺旋结构促进了碘的物理和化学吸附以及氧化还原动力学。

这使得 ZIB 能够表现出高容量和循环稳定性（在 0.2 A g^-1下循环 1500 次后，容量仍为 144.1 mAh g^-1）。更独特的是，CTS可降解、可回收，实现了ZIB的可持续发展。因此，该工作首次尝试从粘合剂的角度克服ZIBs的穿梭效应，为未来提高ZIBs的性能提供了新的思路。

图2. 电极结构及电池性能

Janus Binder Chemistry for Synchronous Enhancement of Iodine Species Adsorption and Redox Kinetics toward Sustainable Aqueous Zn–I2 Batteries，Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c12638

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东北师大JACS：Janus粘合剂化学同步增强碘吸附和氧化还原动力学实现可持续水性 Zn-I2电池

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