如今，可充水系鋅-碘電池因其低成本、高安全性和高理論容量而受到廣泛關(guān)注。然而，碘的導(dǎo)電性差和可溶性聚碘離子的穿梭效應(yīng)對(duì)其性能造成了難以克服的限制。

圖1. mPD@rGO的制備過(guò)程示意圖

華東師范大學(xué)劉少華等提出了一種簡(jiǎn)單的軟-硬模板（SHT）共組裝策略，通過(guò)在溫和條件下在氧化石墨烯（GO）納米片表面原位聚合1,8-二氨基萘（DAN）的苯胺型衍生物，獲得了具有有序介孔通道、厚度均勻、高比表面積和優(yōu)異導(dǎo)電性能的異構(gòu)萘基導(dǎo)電納米片。

由此得到的聚-1,8-二氨基萘（PDAN）具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）聚合物鏈具有獨(dú)特的長(zhǎng)??電子共軛構(gòu)型，苯環(huán)之間的??電子分散使其具有很高的固有電子導(dǎo)電性；（2）這種極性聚合物能與碘物種產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附相互作用；（3）與其他傳統(tǒng)宿主的”死物質(zhì)”不同，這種具有電化學(xué)活性的聚合物可為電池提供可逆容量。

圖2.?mPD@rGO對(duì)碘的吸附研究

正如預(yù)期的那樣，碘負(fù)載萘基納米片作為水系Zn─I₂電池的陰極材料，在0.2 A g^-1的電流密度下可提供271.4 mAh g^-1的高比容量、良好的倍率性能和出色的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性（在10 A g^-1下循環(huán)35000 次，容量衰減可忽略不計(jì)），超過(guò)了之前的大多數(shù)報(bào)告。

作者通過(guò)深入的密度函數(shù)理論（DFT）計(jì)算和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二維導(dǎo)電介孔PDAN和碳框架可分別通過(guò)物理吸附和化學(xué)吸附將碘物種強(qiáng)力限制和固定在框架內(nèi)。這項(xiàng)研究揭示了如何為高性能金屬-碘電池合理設(shè)計(jì)基于多孔聚合物的碘宿主。

圖3.?水系Zn─I₂電池的電化學(xué)性能

2D Mesoporous Naphthalene-Based Conductive Heteroarchitectures toward Long-Life, High-Capacity Zinc-Iodine Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310693