解锁高能：新型水基电池超越传统极限
传统的锂离子电池虽然能提供高能量密度，但由于使用易燃的有机电解质，安全性受到了损害。
含水电池使用水作为电解液的溶剂，大大提高了电池的安全性。然而，由于电解质的溶解度有限和电池电压低，水基电池通常具有较低的能量密度。这意味着，每单位体积的水电池的电量存储相对较低。
在《自然能源》杂志上发表的一项新研究中，中国科学院大连化学物理研究所（DICP）李先锋教授领导的研究小组，与中国科学院大连化学物理研究所（DICP）傅强教授的研究小组合作，开发了一种基于溴和碘的多电子转移阴极，实现了超过840 Ah/L的比容量，并在全电池测试中实现了基于阴极的能量密度高达1200 Wh/L。
技术改进和成就
为了提高水基电池的能量密度，研究人员使用了碘离子（I -）和溴离子（Br -）的混合卤素溶液作为电解质。他们开发了一个多电子转移反应，将碘离子（I -）转移到碘元素（I2）上，然后转移到碘酸盐（IO3 -）上。在充电过程中，碘离子（I -）在正极被氧化为碘酸盐（IO3 -），生成的H+以支撑电解质的形式传导到负极。在放电过程中，H+从正极传导，碘酸盐（IO3 -）被还原为碘离子（I -）。
所研制的多电子转移阴极比容量为840 Ah/L。将阴极与金属Cd结合形成一个完整的电池，研究人员在开发的阴极材料的基础上实现了高达1200 Wh/L的能量密度。
此外，研究人员证实，添加到电解质中的溴离子（Br -）可以在充电过程中生成极性溴化碘（IBr），促进与H2O反应生成IO3 -。在放电过程中，IO3 -可将Br -氧化为Br2并参与电化学反应，实现IO3 -的可逆快速放电。因此，在充放电过程中形成的溴化中间体优化了反应过程，有效提高了电化学反应的动态性和可逆性。
傅教授小组通过原位光学显微镜、拉曼光谱等方法证明了多电子转移过程。
李教授说：“本研究为高能量密度水基电池的设计提供了新的思路，并可能扩大水基电池在动力电池领域的应用。”
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