麻省理工邵阳院士、李巨教授JACS：分子催化正极

背景：钠/氯气（Na/Cl2）和锂/氯气（Li/Cl2）电池因高电压和高容量被视为有潜力的高能量密度体系，但存在稳定循环容量远低于首圈放电容量、活性物质利用率低（<50%）、电解液用量高等关键瓶颈，限制了实际能量密度。研究目的：设计新型正极材料以促进NaCl/LiCl的可逆转化、提升Cl⁻/Cl₂氧化还原反应动力学并降低电解液用量，从而推动Na/Cl₂和Li/Cl₂电池走向实际应用。结论：美国麻省理工学院邵阳院士、李巨教授团队设计了一种负载于碳纳米管上的钴聚酞菁（CoPPc-CNT）正极材料，通过Co–Cl和Na–N可逆相互作用促进亚微米级NaCl晶体的形成及Cl⁻/Cl₂反应的动力学，同时CoPPc增强了对Cl₂的吸附储存。该材料使Na/Cl₂和Li/Cl₂电池首次实现稳定循环容量超过首圈放电容量，显著降低电解液用量（CR2032纽扣电池中仅需50微升），并实现约150 Wh kg⁻¹和325 Wh L⁻¹的全电池能量密度。该策略可拓展至铁聚酞菁（FePPc-CNT）和石墨基底（CoPPc-Graphite），表现出良好普适性，为高可逆、高能量密度的可充电氯气电池提供了新材料设计思路。研究成果发表于《Journal of the American Chemical Society》。