2025年伊始，电池技术领域传来一则令人振奋的消息，研究人员成功研发出一种新型锌 - 碘₂电池设计，为高性能电池的发展带来了新的曙光。
水系锌离子电池（ZIBs）因其高安全性、原材料广泛可得和环境兼容性而备受关注。其中，碘元素在海水中储量丰富（55μg/L），其高理论容量（211 mAh/g）和合适的氧化还原电位（0.54 V）使它在锌 - 碘电池中极具应用潜力。然而，碘的低电导率限制了其在储能过程中的高效氧化还原转换，并且可溶性多碘化物的形成会迁移到锌阳极，导致容量衰减和锌腐蚀，这些问题一直制约着锌 - 碘电池的发展。
为攻克这些难题，科研团队采用沉淀法将钼酸根离子封装到沸石咪唑骨架 - 8（ZIF - 8）中，随后通过静电纺丝和煅烧工艺，制备出具有锌单原子位点和碳化钼团簇的独立式多孔碳纤维（Zn - SA - MoC/NCFs）。这种分级多孔碳框架有利于物质传输，碳化钼与单原子催化剂的结合有望增强对碘物种的吸附能力，并通过优化电荷再分布调节催化活性。
基于此创新设计，组装后的锌 - 碘₂电池在0.5 C（1 C = 0.211 mA/cm²）的电流密度下展现出高达230.6 mAh/g的比容量，并且在20,000次循环后仍能保持90%的容量，成功实现了高容量与长寿命的双重目标。 值得一提的是，本研究首次通过引入Zn - N₄位点调控碳化钼团簇对碘氧化还原反应的电催化活性，这一电子结构调控策略为构建先进的碘催化剂和优化电池性能提供了重要指导，其原理不仅适用于锌 - 碘₂电池，也为其他高性能电池的研发提供了思路。
该研究成果发表于2024年11月28日的《Science Bulletin》上，论文题为“Exploring interfacial electrocatalysis for iodine redox conversion in zinc - iodine battery”。
参考资料：DOI： 10.1016/j.scib.2024.11.042