近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院、中原之光實(shí)驗(yàn)室李新亮教授課題組以“Halogen-powered static conversion chemistry”為題在國(guó)際頂尖期刊《Nature Reviews Chemistry》上發(fā)表綜述文章。物理學(xué)院、中原之光實(shí)驗(yàn)室李新亮教授為本論文第一作者兼通訊作者，鄭州大學(xué)為第一單位和通訊單位。

目前商業(yè)化的鋰離子電池是基于插層化學(xué)（即搖椅系統(tǒng)）制備，Li⁺在電極中具有可逆的嵌入和脫出，插層化學(xué)由于受到電極相對(duì)于Li⁺承載能力的限制呈現(xiàn)低重量容量，同時(shí)隨著鋰和過(guò)渡金屬的不斷提取和使用，成本問(wèn)題逐漸凸顯。鹵素驅(qū)動(dòng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換電池（HSCBs）在能量存儲(chǔ)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與傳統(tǒng)的搖椅式電池不同，這類(lèi)電池通過(guò)可逆改變電極或/和電解液中鹵素的化學(xué)價(jià)態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，從而使轉(zhuǎn)化型正極材料展現(xiàn)出更高的放電容量和能量密度。文章重點(diǎn)介紹了近年來(lái)各種HSCBs電池取得的顯著進(jìn)展，并詳細(xì)闡述了這些電池背后的轉(zhuǎn)化化學(xué)，討論了鹵素的理化性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)，概述了電化學(xué)活性鹵素的發(fā)現(xiàn)和成功，并考察了活性和穩(wěn)定性之間的權(quán)衡，以體現(xiàn)設(shè)計(jì)-合成邏輯。此外，文章闡明了全HSCBs的主流演變歷史，剖析了可逆轉(zhuǎn)換化學(xué)的關(guān)鍵電池組件以及最先進(jìn)的氧化還原機(jī)制和激活策略。同時(shí)，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，文章提取了主要挑戰(zhàn)和完善的優(yōu)化策略，并努力為高性能HSCBs的設(shè)計(jì)制定適用的指導(dǎo)方針。

該研究得到了國(guó)家、河南省及鄭州大學(xué)科研項(xiàng)目資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41570-024-00597-z