天津大学杨全红、南开大学王卫超等Nature Commun.：4f-5d 轨道协同催化赋能高负载锌碘电池

背景：随着可再生能源规模化整合，对安全、低成本、长寿命的固定式储能系统需求迫切。水系锌碘电池因其高理论能量密度、环境友好性和安全性成为潜力候选，但在高碘负载下存在多碘化物穿梭和氧化还原动力学迟缓等问题，制约实际应用。研究目的：开发新型催化策略以突破高负载锌碘电池的性能瓶颈，通过机器学习筛选最优催化剂并揭示其作用机制。结论：研究构建了机器学习引导的描述符框架，筛选出铈单原子催化剂，揭示了其4f-5d轨道协同催化机制，即Ce 5d轨道强锚定碘中间体，Ce 4f轨道引入反键相互作用弱化I—I键，实现吸附与活化的同步。实验制备的Ce单原子催化剂电极实现了高碘负载和高面容量，软包电池展现出优异循环稳定性，为高负载转化型正极电池提供了新的设计策略。