这种新型电池采取高浓度异卤素电解质,包含碘离子(I−)和溴离子(Br−),实现了碘离子/碘酸根离子（I−/IO3−）的多电子转移过程。在充放电过程中产生的中间溴化物如IBr和Br2可以增强反应动力学,缩小氧化还原电位差。当利用6 M的碘离子电解质时,每升电解液可实现超过30 M电子的转移,（I−/IO3−）阴极的比容量高达840 Ah lcatholyte−1。以镉/镉离子(Cd/Cd2+)为阳极的电池展现出超过1200 Wh lcatholyte−1阴极液的能量密度,纵然在120 mA cm−2的高电流密度下,能量效率也能达到72%。
研究团队通过原位拉曼光谱、量子化学打算等手段,揭示了电池内部的电化学机理。研究创造,高浓度异卤素电解质中的溴离子可与碘离子形成多种复合物种,它们作为"电子梭"参与电荷转移,加速I−到IO3−的氧化过程。同时,溴离子还可与IO3−结合,抑制IO3−在阴极表面的析出,提高电池的可逆性。
该研究团队表示：这项事情证明了高能量密度、高安全性的水系电池是可以实现的。未来进一步优化电解质配方、电极材料和电池构造,有望开拓出兼具高能量密度和长循环寿命的新型水系电池,为大规模储能和电动汽车等领域带来革命性的变革。
目前，这种高能量密度水系电池技能仍处于实验室研究阶段。只管如此，其在安全性和能量密度上的表现已显示出巨大的家当化潜力。与主流的锂离子电池比较，这种水系电池在利用非易燃电解质方面具有明显上风，这可能为电动汽车和大规模储能系统等领域供应更安全的能源办理方案。在技能路径上，这种水系电池的开拓打破了传统电池技能的限定，供应了一种全新的电化学储能办法。与现有技能比较，它在环境友好和安全性方面具有不可比拟的上风，预示着未来储能技能的新方向。
中国科学院大连化学物理研究所
中国科学院大连化学物理研究所（简称大连化物所）是中国科学院下属的一个综合性研究机构，位于辽宁省大连市。该研究所成立于1949年，紧张从事化学物理学、化学工程与技能、生归天学与分子生物学、环境科学与工程等领域的研究事情。大连化物所在能源化学、催化科学、材料化学、环境化学和生归天学等领域具有显著的研究造诣和国际影响力。
该项研究的通讯作者：李先锋研究员，目前任大连化物所副所长。
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