作者：王振华 核稿：甄延忠
近日，英国威廉集团官网化学与化工学院、先进储能材料与技术研究院徐斌教授团队在化学领域国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表了题为“A High-Voltage Mild Alkaline Zinc-Iodine Battery Enabled by Tailored Redox Couples”的研究论文，基于Pourbaix diagrams氧化还原电对匹配策略，成功构建了兼具高电压与优异反应动力学的弱碱性水系锌碘电池体系。
可充电水系锌碘电池具有成本低、安全性高等优点，是很有潜力的储能体系。然而，在酸性电解液中，锌碘电池的放电电压仅约1.3 V，导致电池能量密度受限；而在强碱性电解液中，碘活性物质主要依赖动力学缓慢的I⁻-IO3⁻氧化还原机制，且锌负极放电时又易生成绝缘性ZnO，引起锌电极钝化，严重限制了电池的循环寿命与能量效率。针对上述问题，团队基于Pourbaix 图同时对锌碘电池正负极氧化还原电对进行了协同调控。根据碘的Pourbaix图，正极在pH<9.5区间内涉及I⁻-I2/I3⁻和I⁻-IO3⁻两种电对，而在更高pH范围仅存在I⁻-IO3⁻电对；根据锌的Pourbaix图，负极在pH<7.5时基于Zn-Zn2⁺电对储能，而在更高pH下因生成不同Zn2⁺配合物而电位降低。基于此，团队综合考虑电压和反应动力学，选择动力学远优于I⁻-IO3⁻的I⁻-I2/I3⁻作为正极氧化还原电对进行储能，并通过NH3将电解液pH调控至9.3，将反应路径由传统的Zn-Zn(OH)42⁻/ZnO固-固转化路径转变为Zn-Zn(NH3)42+固-液转化路径，从根本上避免了ZnO钝化锌负极的问题。在此基础上，进一步引入季铵盐阳离子（Me3EtN⁺），以同步抑制正极多碘化物穿梭以及锌负极析氢副反应。组装的碱性水系锌碘电池在3 mA cm⁻2下实现了2.13 mAh cm⁻2的高放电容量、1.6 V的高电压以及0.06 V的低过电位，并在8 mA cm⁻2下经2000次循环后容量保持率达93.6%。
化学与化工学院吴万龙副教授为论文第一作者，徐斌教授与东北大学孙筱琪教授为论文共同通讯作者，延安大学为第一完成单位。
文章信息：
Wanlong Wu, Zhaoyi Wang, Bharat Prasad Sharma, Huijuan Yang, Razium Ali Soomro, Xiaoqi Sun* and Bin Xu*, A High-Voltage Mild Alkaline Zinc-Iodine Battery Enabled by Tailored Redox Couples. Angewandte Chemie International Edition, 2026, DOI: 10.1002/anie.2408877.
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.2408877
