香港理工大学徐宾刚团队Advanced Materials：空间位阻效应调节碘的化学反应过程实现锌碘电池四电子转化

本文研究水系锌碘电池中高电压四电子转换反应的实现难题。传统锌碘电池仅依赖I⁻/I₂的双电子转移，容量和电压有限，而理论上可实现的I⁻/I⁰/I⁺四电子转移能大幅提升能量密度，但高价I⁺中间体在水系电解质中极易水解，导致反应不可逆。香港理工大学徐宾刚团队提出一种空间位阻调控的配位策略，通过在ZnSO₄电解质中引入氯化胆碱和TES-钠盐，利用Cl⁻激活稳定I⁺，体积较大的TES⁻产生空间位阻效应屏蔽水分子亲核攻击，同时协同破坏水的氢键网络、降低水活性，并形成锌负极静电屏蔽层。实验表明，该策略显著抑制I⁺水解，实现可逆I⁻/I⁰/I⁺四电子转换，锌铜不对称电池库仑效率达99.9%，锌对称电池稳定循环超2000小时；锌碘电池在10 A g⁻¹下容量约260 mAh g⁻¹，循环42,000圈后容量保持率约70%，软包电池在低温下也表现优异。结论：该工作通过空间位阻配位策略，成功解决了I⁺稳定性与锌负极可逆性问题，为高能量密度水系电池提供新思路。