學者開發出新型靜態鋰溴電池

近日，鄭州大學物理學院、中原之光實驗室教授李新亮團隊開發了一種基于二電子氧化還原反應的靜態鋰-溴電池，相關成果發表在Science Advances上。

應用電子技術的飛速發展引發了人們對可充電鋰電池能量密度的關注。當前的研究結果表明，電壓和容量這兩個關鍵因素似乎處于無法統一的對立面，因此，增加插層型電池的容量和提高轉化型電池的電壓是實現更高能量密度的可行選擇。

矛盾的是，實驗經驗和理論預測都表明，目前商業化的基于插層型電極的鋰離子電池可容納鋰離子（Li⁺）的數量有限，靜態鋰-溴電池具有作為轉化型儲能技術的潛力，但固有的液-液氧化還原模式和單電子轉移阻礙了研究的進展。

針對上述問題，李新亮團隊采用具有電化學活性的四丁基溴化胺（TBABr₃）正極和富含氯離子（Cl^-）的電解液，開發了一種基于雙電子轉移化學的高性能靜態鋰-溴電池。硝酸根（NO3^-）的引入改善了溴離子（Br^-）的單電子可逆轉化，更重要的是，配位的氯離子激發了溴正離子（Br⁺）的轉換，提供了額外的電子轉移，從而實現了653毫安時每克（mAhg^-1）的容量和3.8伏特（V）的平臺電壓。與單電子反應基準相比，放電容量和能量密度分別提高了142%和159%。這種兩步轉換機制表現出極佳的穩定性，電池可循環使用1000次，這些性能已接近目前成熟的鋰-鹵素電池的技術水平。

李新亮表示，該工作所建立的雙電子氧化還原機制對多樣化鹵素電池具有較強的示范意義。

該工作得到了國家自然科學基金、鄭州大學高層次人才啟動基金等項目支持。

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DOI: 10.1126/sciadv.adl0587