Angew. Chem. ：基于两电子转化化学的高性能锂/碘转化电池

大容量和高电压是高性能有机锂电池的两个永恒追求目标，两者却往往不可兼得。转化型碘电池基于碘正极在单质态和离子态间的完全可逆转变进行运转，极具应用前景，近年来受到了广泛的关注和研究。

碘具有丰富的化合价态，然而关于有机锂碘电池的研究却始终止步于碘的单电子转移化学，即碘单质和碘离子的可逆转变。因此，当前锂碘电池的质量比容量被禁锢在211 mAh g^-1，伴着一个较低的放电平台（约2.9 V）。正价的碘离子在有机电解液体系中是热力学不稳定的，表现出极差的可逆性。之前关乎高价碘，比如碘酸根和次碘酸根，在有机体系或者水系电解液中可逆转化的尝试均以失败告终。然而这并不能扼杀研究者对推动高价碘转换化学的热情，因为及其可观的电压和容量提升。

近日，香港城市大学的ZHI Chunyi教授和中科院过程工程研究所的HE Hongyan，Wang Yanlei教授合作，开发了一种高效的电解液调制技术手段来实现卤素碘在有机锂金属体系中的可逆多价态转变，并选取新型卤化盐作为碘源替代传统的碘单质作为概念验证，构建了基于两电子转化化学的有机高性能锂碘电池。

只需要在商用的锂电池电解液中添加少量的LiCl盐，前所未有的I^–/I⁺可逆反应便可被充分的激活和稳定。基于该两电子转化化学的有机锂碘电池表现出两个明显的放电平台，分别在2.9V和3.4V。得益于此，电池的放电容量几乎翻倍，而高电压平台的出现更是将能量密度提升到原来的238%，极大的优化了锂碘电池的可应用场景。

光谱学表征和DFT计算结果共同揭示了整个两电子转化反应所遵循的机理，尤其是在高电压区，电解液中引入的Cl^–离子对激活和稳定I⁰与I⁺间可逆转化过程中所扮演的重要角色。ELF模型揭示Cl-和I+之间稳定而鲁棒的电耦合可以在I-Cl中检测到，而不是在I-Cl₂中，说明该可逆反应的中间产物更倾向于ICl。

论文信息：

Two-Electron Redox Chemistry Enabled High-Performance Iodide Ion Conversion Battery

Xinliang Li,Yanlei Wang,Ze Chen,Pei Li,Guojin Liang,Zhaodong Huang,Qi Yang,Ao Chen,Huilin Cui,Binbin Dong,Hongyan He,Chunyi Zhi

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202113576