《Nano Letters》：秒级合成！两性分子自铺展用于超快速制备高稳锌-碘电池正极

Langmuir-Blodgett Film Formed by Amphiphilic Molecules for Facile and Rapid Construction of Zinc-Iodine Cell

Leiqian Zhang, Jiale Ge, Tianlu Wang, Hele Guo, Suli Chen, Yue-E Miao, Elke Debroye, Guanjie He, Ivan P. Parkin, Johan Hofkens, Feili Lai* and Tianxi Liu*

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c04222

可充电水系锌基电池（RZMBs）近年来备受关注，这主要归功于其独特的优势，包括安全性高、生态友好、制造成本低和比容量大，符合当前社会对绿色、耐用、高性价比储能系统的追求。在RZMBs的众多正极材料中，碘具有高度可逆的转化过程，且可提供约1.3 V（vs. Zn²⁺/Zn）的合适电压平台及211 mAh g⁻¹的高理论比容量，因而展现出巨大的发展前景。然而，多碘化物穿梭及复杂的阴极制造步骤严重限制了锌-碘电池在大规模储能系统中的广泛应用。因此，开发能抑制多碘化物穿梭并可快速制备的碘阴极对于加速锌-碘电池应用具有重要意义。

鉴于此，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组报道了利用油胺（OA）分子在水面自铺展特性所形成的Langmuir-Blodgett薄膜，用于高性能锌-碘电池正极的快速构建，实现了碘电极1分钟以内的超快速制备。此外，得益于OA膜的半固态性质及其极性胺基团与碘物种间的路易斯酸碱作用，膜电极中固态碘可与OA形成电荷转移络合物（[OA*I⁺]I₃⁻），进而有效促进电极中碘的迁移并加快碘反应动力学。分子动力学模拟和密度泛函理论结果进一步证明，OA分子中胺基团在抑制多碘化物穿梭方面具有积极作用。基于此，该方法制备的锌-碘电池表现出优异的电化学性能，在0.5 mA cm⁻²电流密度下循环2000次后，容量保持率可达75.3%。这项工作为低成本、可扩展、高性能碘阴极的设计及开发提供了新的方案及思路。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04222

OA基碘正极的设计及制备示意图