植入式水凝胶界相助力高压实干法碘正极

近日，我院赵金保教授/杨阳副教授团队针对高压实干法碘正极中离子传输受限和多碘化物穿梭的问题，提出了一种植入式锌离子导体水凝胶界相策略，实现了高压实条件下碘的可逆氧化还原，并进一步完成Ah级水系锌碘软包电池验证。相关成果以“Implanted Zn²⁺-Conducting Hydrogel Interphase Enables Highly Compacted Thick Iodine Electrodes for Ah-Level Aqueous Zinc-Iodine Pouch Batteries”为题发表于Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.6865881）。

提高干法碘正极的压实密度有利于提升电池的空间利用率和能量密度，但高压实会降低电极孔隙率并导致PTFE过度纤维化，使电解液难以充分浸润电极内部，进而限制离子传输和活性物质的充分利用。同时，高碘负载下不可避免的多碘化物溶解与穿梭，制约厚电极的性能发挥。针对上述问题，团队通过前驱液预浸润和紫外光辐照引发原位聚合，在高压实干法碘正极内部植入聚（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸锌）（PAMPS-Zn）锌离子导体水凝胶。该凝胶相一方面构建了连续的内部离子导电网络，改善致密电极内部的Zn²⁺传输；另一方面，凝胶链段上带负电荷的磺酸根基团通过静电排斥作用抑制多碘化物的溶解与扩散。基于该策略，干法碘正极在约0.5 g cm^-3的高压实密度下实现9.6 mAh cm^-2的面容量，并在5 C下稳定循环超过4400圈。进一步组装的10 cm × 10 cm软包电池初始容量达到1.15 Ah，循环850圈后容量保持率为87.5%。

该研究工作在我院赵金保教授和杨阳副教授的共同指导下完成，我院2025级博士研究生江桦东、孙晨曦为论文共同第一作者。我院研究生林虹、张明浩、孟凡响参与并协助工作完成。该论文得到了国家自然科学基金（22579141，22379125）、中央高校基本科研业务费（20720250114）以及表界面化学全国重点实验室和嘉庚创新实验室的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.6865881

图文来源：https://chem.xmu.edu.cn/info/1274/127295.htm