Angew. Chem. ：共价有机超蕃碘正极助力长寿命、可持续锌-碘电池

共价有机笼（Covalent Organic Cages, COCs）作为一类新兴的先进分子材料，凭借其离散化、形状持久的三维结构特性（如可调谐空腔尺寸、固有微孔率及优异溶液加工性），近年来在分子识别、催化反应、气体吸附与分离等领域展现出广泛的应用前景。此外，这些结构特征也使COCs成为解决锌-碘电池（ZIBs）中多碘化物穿梭效应并实现电极循环再生的理想候选材料。

ZIBs凭借碘正极的高氧化还原电位、适中的理论比容量以及碘资源的高环境丰度等优势，被视为极具潜力的新型储能体系。然而，其实际应用受限于电化学循环过程中可溶性多碘化物（如I₃^–、I₅^–）的不可控扩散，从而导致严重的容量衰减与循环寿命下降。尽管传统碳基宿主材料可通过物理吸附部分抑制多碘穿梭，但其表面化学惰性及低活性位点密度难以满足高碘负载条件下的长期稳定性需求。近来，具有定制化活性位点的有机多孔材料（如共价有机框架COFs、氢键有机框架HOFs）被视为多碘化物的理想宿主材料，但其复杂的合成工艺、高成本及低溶解度等特性严重制约材料的可回收性与规模化应用。因此，开发兼具高循环稳定性、优异限域能力与可持续再生特性的新型碘宿主材料，对推动ZIBs的实际应用具有重要意义。

近日，上海交通大学赖飞立副教授与湖南大学何清教授合作，提出了一种基于分子工程设计的”多碘化物储层”策略。研究团队通过精准调控COCs三维空腔的氮活性位点空间分布，成功构建了具有近封闭空腔结构的超蕃笼S-3（含18个氮配位位点），实现了分子尺度多碘化物的动态限域。实验表明，即使在极端条件（碘含量58.9 wt%）下，该材料于5 C倍率下循环4000次后仍可表现90.1%的容量保留率，且展现出优异的溶解驱动再生能力——经历三次完整回收循环后容量维持率达85.4%。此项工作不仅建立了共价有机超蕃作为长寿命、可回收ZIBs的材料平台，更通过提供COCs构效关系模型，为高可持续性电极材料设计提供了新范式。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是江南大学的博士研究生张镭骞和湖南大学博士研究生罗柯。

论文信息

Unlocking Durable and Sustainable Zinc–Iodine Batteries via Molecularly Engineered Polyiodide Reservoirs

Leiqian Zhang, Ke Luo, Jiaming Gong, Dr. Yazhou Zhou, Hele Guo, Yi Yu, Prof. Guanjie He, Prof. Jean-François Gohy, Prof. Ivan P. Parkin, Prof. Johan Hofkens, Prof. Qing He, Prof. Tianxi Liu, Prof. Klaus Müllen, Dr. Feili Lai

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202506822