近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院、中原之光實(shí)驗室教授李新亮團隊開(kāi)發(fā)了一種基于二電子氧化還原反應的靜態(tài)鋰-溴電池，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances上。

　　應用電子技術(shù)的飛速發(fā)展引發(fā)了人們對可充電鋰電池能量密度的關(guān)注。當前的研究結果表明，電壓和容量這兩個(gè)關(guān)鍵因素似乎處于無(wú)法統一的對立面，因此，增加插層型電池的容量和提高轉化型電池的電壓是實(shí)現更高能量密度的可行選擇。

　　矛盾的是，實(shí)驗經(jīng)驗和理論預測都表明，目前商業(yè)化的基于插層型電極的鋰離子電池可容納鋰離子（Li⁺）的數量有限，靜態(tài)鋰-溴電池具有作為轉化型儲能技術(shù)的潛力，但固有的液-液氧化還原模式和單電子轉移阻礙了研究的進(jìn)展。

　　針對上述問(wèn)題，李新亮團隊采用具有電化學(xué)活性的四丁基溴化胺（TBABr₃）正極和富含氯離子（Cl^-）的電解液，開(kāi)發(fā)了一種基于雙電子轉移化學(xué)的高性能靜態(tài)鋰-溴電池。硝酸根（NO3^-）的引入改善了溴離子（Br^-）的單電子可逆轉化，更重要的是，配位的氯離子激發(fā)了溴正離子（Br⁺）的轉換，提供了額外的電子轉移，從而實(shí)現了653毫安時(shí)每克（mAhg^-1）的容量和3.8伏特（V）的平臺電壓。與單電子反應基準相比，放電容量和能量密度分別提高了142%和159%。這種兩步轉換機制表現出極佳的穩定性，電池可循環(huán)使用1000次，這些性能已接近目前成熟的鋰-鹵素電池的技術(shù)水平。

　　李新亮表示，該工作所建立的雙電子氧化還原機制對多樣化鹵素電池具有較強的示范意義。

　　該工作得到了國家自然科學(xué)基金、鄭州大學(xué)高層次人才啟動(dòng)基金等項目支持。

　　相關(guān)論文信息：

　　DOI: 10.1126/sciadv.adl0587