与经典的离子嵌入相反，卤元素可以在单个电池中与金属阳极耦合，从而实现了基于外在氧化还原反应开发出新型可充电电池。自1972年锂碘一次电池商用以来，与其他卤素电池相比，碘基电池表现出高倍率性能、高能量密度和良好的安全性。随着金属负极（如锂、锌）的蓬勃发展，如何制备电化学活性好、性能可靠的碘基正极以避免可充电电池的自放电和容量衰减是目前正面临的实际挑战之一。因此揭示碘/高碘化物的基本化学性质及其作用机理，对于高性能充电电池先进正极的合理设计具有重要意义。

有鉴于此，山东大学张进涛教授综述了近年来碘基正极制备二次电池的研究进展，重点介绍了碘氧化还原化学的基本原理及其构效关系。阐明碘和多硫化物在提高能量密度和循环稳定性方面所涉及的氧化还原化学。

文章要点

1）聚碘化物的形成使高溶解性和动力学可逆性的氧化还原活性物种具有大容量，在液流电池中显示出潜在的应用前景。离子交换膜是分离电池室内循环的氧化还原物种的基本要求。但由于含水正极利用率低，加装储液器、泵、膜等复杂结构的成本较高，阻碍了其实际应用。这些问题将通过对碘/高碘化物基阴极电化学的基本认识和集成技术的创新来解决。

2）将电绝缘碘负载到导电基板上，可以用各种金属(如Li、Zn、Mg、Na)制备静态氧化还原电池。在这种静态型电池中，电化学还原过程中形成的中间产物高溶解度和随后的穿梭效应是容量衰减和循环稳定性差的关键问题。为了在保持高比容量和高库仑效率的同时实现碘阴极的稳定循环性能，人们在制备碘-碳复合电极和导碘聚合物复合材料以及优化电解液等方面做了一些尝试。基于碳材料的优势，对碳材料的物理结构(如孔径、比表面积)和化学性质的精确控制将成为未来研究的热点。碘通过化学作用与碳、聚合物和其他物质发生相互作用将取得进一步的进展。

3）精心设计的实验装置的原位电化学光谱等原位和operando表征对于揭示碘的潜在化学非常重要。特别是，中间体(如多碘化合物)和真实活性中心的鉴定将促进对储能机理的理解，并有助于设计先进的碘基电极。

4）作者指出，未来对碘氧化还原化学和充电电池结构的优化将缩小理论能量密度与实际能量密度之间的差距。而碘基材料作为充电电池体系中极具发展前景的正极材料，有望与金属和其他负极配对，实现高效率、高能量密度和高可靠性的应用。

Jizhen Ma, et al, Iodine redox chemistry in rechargeable batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202009871

https://doi.org/10.1002/anie.202009871