南京大学《Nature Communications》：室温下实现全固态锂-碘电池的四电子转换化学

主要观点总结

本文介绍了南京大学何平教授和周豪慎教授团队关于全固态Li||I₂电池的研究工作。采用碘正极和四电子反应机制实现了较高的能量密度和优秀的电化学性能。该电池具有高比容量、良好的倍率性能和循环寿命，并且在高温高面载工况下仍能保持优异性能。这项研究为全固态电池系统的发展提供了新的视角和可能。

关键观点总结

关键观点1: 碘正极的优势及在电池中的应用

碘储量丰富、环境友好，通过双电子I⁻/I₂氧化还原反应实现高比容量。采用固态电解质避免了多碘化物穿梭效应，提升了电池安全性。

关键观点2: LIC7.2纳米复合电极的开发与性能

何平教授和周豪慎教授团队设计了I₂/Li₄.₂InCl₇（LIC7.₂）纳米复合电极，实现了四电子全固态Li||I₂电池。相比普通Li₃InCl₆（LIC6），LIC7.₂提供更丰富的Cl配位环境，保持高电压稳定性和良好离子电导率。

关键观点3: 全固态Li||I₂电池的电化学性能

全固态Li||I₂电池表现出优异的倍率性能和循环寿命，库仑效率接近100%，比容量翻倍。在更高的I₂质量负载和高温高面载工况下仍能保持优异性能。

关键观点4: 研究成果的影响与意义

该研究丰富了关于I₂电极固相反应化学的基本理解，为全固态电池系统的发展提供了新的视角和可能。

文章预览

作为一种转换型正极材料，碘（I₂）展现出储量丰富、环境友好以及通过双电子I⁻/I₂氧化还原反应实现的高比容量（211 mAh g⁻¹）等优势。然而，液态锂-碘（Li|| I₂）电池存在多碘化物穿梭效应，导致电池失效。采用固态电解质可以有效避免这一问题，并提升电池安全性。此外，如果碘的价态可以提升到+1价，I₂的氧化还原反应便可以提供更大的容量。基于上述分析，南京大学何平教授、周豪慎教授团队通过设计I 2 /Li 4.2 InCl 7.2 （LIC7.2）纳米复合电极，开发了一种四电子全固态Li||I 2 电池。与普通Li 3 InCl 6 （LIC6）相比，LIC7.2能够提供更丰富的Cl配位环境，同时保持高电压稳定性和良好的离子电导率。因此，研究人员预期I 2 /LIC7.2电极中的I 2 /I + 氧化还原行为将比I 2 /LIC6电极更为显著。在此基础上，通过一系列拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）测 ………………………………