水溶液中基于碘/碘化物（I₂/I^-）氧化还原对的阴离子-氧化还原碘-锌（I₂//Zn）是最有前途的转换电池化学之一。迄今为止，大多数研究都采用非活性碳基质作为I₂载体，以利用其优异的导电性、孔隙率和高比表面积。尽管这些多孔碳可以将I₂约束在阴极室内，但杂乱的孔结构会导致I₂的利用不足和离子扩散缓慢。普鲁士蓝类似物（PBAs）具有足够的孔隙率、连续有序的微孔通道，以及具有开放的过渡金属物种的电化学催化功能，显示出作为功能主体的应用前景。此外，PBAs的小交联孔径和I₂与PBAs之间强烈的化学相互作用将促进电子/离子传输，有望提高I₂的利用率，以及将I₂约束在孔隙中的能力，从而获得最大的容量。

近日，香港城市大学支春义教授，香港理工大学黄海涛教授报道了首次使用Co[Co_xFe_1-x(CN)₆]（0≤x≤1）PBAs作为I₂的载体，实现了催化碘还原反应（IRR），提高了反应动力学。通过与有序的孔结构相结合，所制备的电极具有前所未有的比容量和对I/I^-氧化还原的充分利用。

文章要点

1）具有有序的三维多孔结构的Co[Co_xFe_1-x(CN)₆] PBAs使离子在整个充放电过程中得到充分的扩散。更重要的是，金属Co和Fe物种起到了电催化的协同作用，提高了IRR的电化学动力学。

2）实验结果显示，Co[Co_xFe_1-x(CN)₆]表现出最低的IRR势垒（0.47 kJ mol^-1）和超低Tafel斜率（76.74 mV dec^-1），具有超快IRR动力学。密度泛函理论（DFT）计算进一步证实了Co[Co_1/4Fe_3/4(CN)₆]中IRR的高度自发性和快速反应速率。

3）所开发的Co[Co_1/4Fe_3/4(CN)₆]/I₂//Zn电池在0.1 A g^-1时的比容量为236.8 mAh g^-1，E_mid,d为1.27 V。即使在20 A g^-1的高倍率下，仍能保持151.4 mAh g^-1的容量。结果显示，Co[Co_1/4Fe_3/4(CN)₆]/I₂//Zn电池具有较高的能量密度（305.5 Wh kg^-1）和高功率密度（109.1 kW kg^-1）。

4）研究人员进一步研制了固态Co[Co_1/4Fe_3/4(CN)₆]/I₂//Zn电池，在0.1 A g^-1时的容量为229.6 mAh g^-1，并具有良好的柔韧性。在弯曲、挤压和滚动变形下，电化学性能均保持不变。同时，电池可以很容易地缝合到服装面料上，为电子产品供电。

参考文献

Longtao Ma, et al, Electrocatalytic Iodine Reduction Reaction Enabled by Aqueous Zinc-Iodine Battery with Improved Power and Energy Densities, Angew. Chem. Int. Ed. 2020

DOI: 10.1002/anie.202014447

https://doi.org/10.1002/anie.202014447