近日，郑州大学物理学院、中原之光实验室教授李新亮团队开发了一种基于二电子氧化还原反应的静态锂-溴电池，相关成果发表在Science Advances上。
应用电子技术的飞速发展引发了人们对可充电锂电池能量密度的关注。当前的研究结果表明，电压和容量这两个关键因素似乎处于无法统一的对立面，因此，增加插层型电池的容量和提高转化型电池的电压是实现更高能量密度的可行选择。
矛盾的是，实验经验和理论预测都表明，目前商业化的基于插层型电极的锂离子电池可容纳锂离子（Li+）的数量有限，静态锂-溴电池具有作为转化型储能技术的潜力，但固有的液-液氧化还原模式和单电子转移阻碍了研究的进展。
针对上述问题，李新亮团队采用具有电化学活性的四丁基溴化胺（TBABr3）正极和富含氯离子（Cl-）的电解液，开发了一种基于双电子转移化学的高性能静态锂-溴电池。硝酸根（NO3-）的引入改善了溴离子（Br-）的单电子可逆转化，更重要的是，配位的氯离子激发了溴正离子（Br+）的转换，提供了额外的电子转移，从而实现了653毫安时每克（mAhg-1）的容量和3.8伏特（V）的平台电压。与单电子反应基准相比，放电容量和能量密度分别提高了142%和159%。这种两步转换机制表现出极佳的稳定性，电池可循环使用1000次，这些性能已接近目前成熟的锂-卤素电池的技术水平。
李新亮表示，该工作所建立的双电子氧化还原机制对多样化卤素电池具有较强的示范意义。
该工作得到了国家自然科学基金、郑州大学高层次人才启动基金等项目支持。
相关论文信息：
DOI: 10.1126/sciadv.adl0587
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