【导言】

海水中的碘储量丰厚、富集工艺老练、价格低廉，展现出了广阔的充电机充电蓄电池使用前景。充电机充电锂/钠-碘蓄电池作为高容量、绿色、高效的新式二次充电机充电蓄电池，是潜在的高功用储能充电机充电蓄电池，但现在仍需探究和开展高效、高导电、安稳负载的碘基正极资料。研讨发现三维导电多孔碳网络的引进能够经过离子插层有用地进步充电机充电蓄电池的容量，但是调理离子插层与氧化复原反响机制来进步全充电机充电蓄电池的可充功用仍具挑战性。因而，为克服电极反响动力学差异并进步充电机充电蓄电池功用，开展离子插层与氧化复原两种机制一致的电极资料十分必要。

【效果简介】

近来，山东大学的张进涛教授和美国凯斯西储大学戴拂晓教授（共同通讯作者）等人在Nature Communications上宣布最新研讨效果 “A rechargeable iodine-carbon battery that exploits ion intercalation and iodine redox chemistry”。在该文中，研讨者以植酸掺杂聚苯胺润饰的无纺布作为前驱体，制备得到自支撑、柔性氮磷共掺杂的层状多孔石墨化碳微观体（HPCM-NP），并使用此导电HPCM-NP为基体资料负载碘制得无集流体、无粘结剂、自支撑的含碘阴极复合资料。HPCM-NP中杂原子掺杂的多孔石墨化碳骨架不仅为碘的负载供给了空间，而且产生了有用的电子离子传输通道，有利于完成碘的氧化复原反响和碳资料的离子插层，使得充电机充电蓄电池具有优异的电化学功用。离子的插层与碘的氧化复原反响储能机制的结合构筑了可充充电机充电碘-碳蓄电池，以碳资料替代常规锂钠金属负极，极大地进步了充电机充电蓄电池的安全安稳性，这种廉价环保的碳基混合离子全充电机充电蓄电池为未来大规模储能器材开展供给了新方向。

【图文导读】

 HPCM-NP的制备与碘的负载

（a）堆积PANi、退火、负载碘的进程示意图；

（b）HPCM-NP实物相片；

（c，d）HPCM-NP SEM图片；

（e，f）HPCM-NP TEM图片；

（g）负载碘的HPCM-NP SEM图与元素散布图。

碘-碳复合物的组分表征与安稳性剖析

（a）不同品种碳吸附的碘质量分数与吸附时刻的联系曲线；

（b）不同碘吸附量的HCPM-NP N2吸附-脱附曲线；

（c）不同碘吸附量的HCPM-NP孔尺度散布曲线;

（d）I2-HCPM-NP高分辩XPS曲线;

（e）纯碘与碘碳复合物（碘含量40%）的热重剖析曲线；

（f）不同碘含量的I2-HCPM-NP复合物热重剖析曲线；

（g） 碘吸附在石墨烯（Ⅰ）、N掺杂石墨烯（Ⅱ）、P掺杂石墨烯（Ⅲ）、N/P共掺杂石墨烯（Ⅳ）时模拟结构的差分电荷密度。

图 不同碘阴极构筑的Li-I2 充电机充电蓄电池电化学功用

（a）循环伏安曲线；

（b）充充电机充电蓄电池放电曲线；

（c）相同碘负载量时不同碘-碳复合资料的充电机充电蓄电池放电比容量；

（d）倍率特性图；

（e）循环安稳性图。

 以I2-HCPM-NP为阴极资料的Na-I2充电机充电蓄电池电化学功用

（a）Na-I2充电机充电蓄电池CV曲线；

（b）Na-I2充电机充电蓄电池充充电机充电蓄电池放电曲线；

（c，d）充充电机充电蓄电池放电曲线与不同充充电机充电蓄电池放电状态下的原位拉曼表征。

 碘-碳复合物全充电机充电蓄电池电化学功用

（a）LiTFSI电解质中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充电机充电蓄电池充充电机充电蓄电池放电曲线；

（b）NaClO4电解质中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充电机充电蓄电池充充电机充电蓄电池放电曲线；

（c）不同情况下的表面赝电容（氧化复原）的奉献；

（d）I2-HPCM-NP//Li4Ti5O12全充电机充电蓄电池不同电容密度下充充电机充电蓄电池放电曲线；

（e，f）不同类型全充电机充电蓄电池的倍率特性图；

（g，h）不同类型全充电机充电蓄电池的循环安稳性；

（i）全充电机充电蓄电池的能量比较图。

【小结】

在这项工作中，研讨者制备了3D自支撑氮磷共掺杂碳微观体，异元素掺杂的多孔碳骨架有利于碘的高含量负载而构成自支撑碘-碳电极资料，基于该阴极资料的Li-I2充电机充电蓄电池与Na-I2充电机充电蓄电池具有高充电机充电蓄电池放电容量、高倍率特性、优异的循环安稳性。碘的氧化复原反响与碳资料离子插层机制的结合使得碘-碳全充电机充电蓄电池表现出高容量（高达217/182 mAh g-1）与优异的循环安稳性（500 mA g-1 时，76.7%@500圈/69.8%@300圈）。此研讨工作为开展新式充电机充电碘-碳蓄电池，为完成安全、廉价可充充电机充电蓄电池的制备供给了新思路，并拓宽了功用碳资料的相关使用。