锌碘氧化还原液流电池中的卤键化学

研究背景：为应对可再生能源间歇性，需要大规模储能技术。碘基氧化还原液流电池（RFBs）因高溶解度、低成本而前景广阔，但传统碘电池充电时形成碘化物（I3-），导致容量仅为理论值三分之二，制约能量密度。实现容量突破需驱动碘进行涉及I+等多电子转移过程，这需要精准调控溶液环境以稳定中间体、抑制副反应。研究目的：厦门大学陈嘉嘉团队联合威斯康星大学麦迪逊分校冯大卫提出高浓度混合卤化物电解质策略，旨在通过卤素离子作为液相反应介质，改变反应路径并稳定关键中间体，实现高效可逆的多电子转移，从而提升锌碘液流电池（ZIRFBs）的性能。结论：研究表明，引入高浓度卤化物添加剂（如Cl-/Br-）可形成可溶性多卤中间体（如I2X-），改变传统以I3-为主导的反应路径，并利用卤键化学捕获稳定高价碘中间体（I+），实现了高度可逆的均相双电子（I-/I0/I+）氧化还原化学。由此制备的锌碘液流电池展现出高容量（75.7 Ah L-1）、高能量密度（83.5 Wh L-1）和良好循环稳定性（超过100次循环），为高能量、长持续时间ZIRFBs开辟了新途径。