近日，我院在高性能碘电池方面取得重要进展，相关成果发表研究论文在国际权威期刊《Advanced Materials》：Perovskite cathodes for aqueous and organic iodine batteries operating under one and two electrons redox modes。李新亮教授为本文共同第一作者，郑州大学物理学院为第一单位。

转化型碘电池通过实现完整的单电子转移和高氧化还原电位，表现出了极具前景的能量存储潜力。然而，传统单质碘电极所固有的不可避免缺陷，如挥发性、低导电性和热稳定性方面的问题，妨碍了氧化还原动力学和服役稳定性。更加重要的是，目前的动力学层面调整无法引发碘电池电化学性能和稳定性方面的根本性突破，因为基于I^-/I⁰氧化还原偶对的陈旧单电子反应模式在水系和有机电解液中设定了一个并不令人满意的理论上限。

钙钛矿材料在太阳能电池领域已经经受了深入研究，并已经涌现出多种类型。在这个背景下，我们发现富碘的二维钙钛矿材料具有完全的电化学活性，能够作为新型正极材料应用于高性能的碘电池。研究表明这种钙钛矿正极能够适配多样化的电解质，并且通过电解质调控策略可以有效地激活双电子氧化还原模式，显著提升了电池的电化学性能，包括容量、输出电压和能量密度。

研究亮点如下：

1.富碘钙钛矿（ODASnI₄）材料可以取代传统单质碘，作为正极活性物质，从而避免了不稳定性和安全性等问题。

2.在有机和水系电解质中，钙钛矿材料展现出出色的电化学活性，并且能够在传统的单电子转移模式和先进的双电子转移模式下运行。

3.电解质调控策略激活的先进I^-/I⁺氧化还原偶对，极大地提升了电化学性能，其中容量增加93%、高平台区域扩展110%，能量密度增加119%。

4.富碘钙钛矿中的I^-/I⁺氧化还原化学在有机和水系电解液中都表现出卓越的循环稳定性。碘电池可以在超过2000个循环周期内实现稳定的循环，单个循环的衰减率仅为0.02%。

5.原位/异位光谱表征清晰阐明了富碘钙钛矿的储能机制。

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

Xinliang Li, Shixun Wang, Dechao Zhang, Pei Li, Ze Chen, Ao Chen, Zhaodong Huang, Guojin Liang, Andrey L. Rogach, Chunyi Zhi, Perovskite cathodes for aqueous and organic iodine batteries operating under one and two electrons redox modes, Advanced Materials, 2023, https://doi.org/10.1002/adma.202304557.

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202304557。