陰離子氧化還原反應(yīng)將實(shí)現(xiàn)比典型過(guò)渡金屬氧化物正極更高的容量，為先進(jìn)的鋰離子電池低成本電化學(xué)反應(yīng)提供更多可能性?；陉庪x子氧化還原反應(yīng)的Cl^0/?1的Li-Cl₂電池表現(xiàn)出優(yōu)異的工作電壓(~3.8 V)和容量(756 mAh g^?1)。

然而，在使用有機(jī)電解質(zhì)的鋰離子電池中，尚未開(kāi)發(fā)出具有氧化還原活性和可逆性的含氯正極。

在此，香港城市大學(xué)支春義教授、開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)Minshen Zhu以及鄭州大學(xué)李新亮教授等人報(bào)告了一種以鹵素互化物三氯化碘(ICl₃)為正極的電池系統(tǒng)解決上述問(wèn)題。

原位和非原位光譜數(shù)據(jù)和計(jì)算表明，還原的Cl?離子部分溶解在電解質(zhì)中，氧化的Cl?通過(guò)形成互鹵鍵被錨定?？赡鍸i-Cl₂電池在425 mA g^?1時(shí)比容量為302 mAh g^?1，在1250 mA g^?1時(shí)容量保持率為73.8%。

圖1. ICl₃氧化還原反應(yīng)的原位拉曼光譜表征

總之，該工作首次展示了一個(gè)直接鹵素正極，其具有高可逆性，在正極中可不使用中間材料。因此，ICl₃正極接近Li-Cl₂電池的理想正極。更重要的是，I和Cl之間的鹵素鍵的斷裂和重組是高度可逆的。

結(jié)果顯示，可充電Li-Cl₂電池在425 mAg^-1時(shí)的容量為302 mAhg^-1。在 1,250 mA g^?1?的高電流密度下，對(duì)應(yīng)于 4,225 W kg^?1?的高功率，能量密度為 754 Wh kg^?1。ICl₃在可充電鋰離子電池中的成功應(yīng)用為開(kāi)發(fā)高能量密度和高功率鹵素基正極材料開(kāi)辟了新途徑。此外，新的電解質(zhì)和電極組合物預(yù)計(jì)將進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，從而釋放 ICl₃?的全部容量（459 mAh g^?1）。

圖2. Li-ICl₃全電池性能及比較

Development of an energy-dense and high-power Li-Cl2 battery using reversible interhalogen bonds,?Chem 2023 DOI: 10.1016/j.chempr.2023.09.021