综述：水系锌碘电池正极工程的设计策略与先进方法

（编辑推荐）本综述系统梳理了水系锌碘电池(AZIBs)正极工程的最新进展，聚焦解决多碘化物穿梭、高价碘水解、氧化还原动力学迟缓等核心问题，重点探讨了双电子/多电子体系中碘正极的材料结构设计、相互作用机制及反应动力学优化策略，为开发高性能长寿命AZIBs提供理论指导。

　　

Abstract

水系锌碘电池(Aqueous Zinc-Iodine Batteries, AZIBs)凭借其安全性、成本效益和可持续性优势成为储能领域的研究热点。作为决定电池容量与能量密度的关键组分，碘正极面临着多碘化物(polyiodide)穿梭、高价碘物种水解、氧化还原动力学迟滞及多电子利用不足等挑战。近年来，研究者通过理性设计碘正极材料结构，在碘物种限域、可逆多电子氧化还原反应促进及反应动力学提升等方面取得显著进展。

碘正极的核心挑战

多碘化物穿梭效应导致活性物质不可逆流失，I₃^-等中间体易溶解于电解液；高价态碘(如I⁺)易与水发生水解反应生成次碘酸(HIO)；I₂/I^-双电子反应受限于缓慢的固-液转化动力学；而I⁰/I⁺/I⁵⁺等多电子反应路径的利用率不足制约能量密度提升。

双电子体系优化策略

通过碳基材料（如多孔石墨烯）的物理限域作用抑制I₂扩散，氮掺杂碳的化学吸附可稳定I₃^-；金属有机框架(MOFs)的纳米孔道可实现I₂分子级封装；极性过渡金属化合物（如CoS₂）与多碘化物的强化学键合作用显著降低穿梭效应。

多电子反应突破路径

设计具有氧化还原活性的宿主材料（如Cu²⁺修饰的共价有机框架）可催化I⁺/I⁵⁺转化；构建疏水界面层（如全氟聚合物）能有效阻隔水分子与高价碘接触；电解质工程（高浓度ZnCl₂电解液）通过形成[ZnCl_x]^(x-2)-配位结构稳定I⁺中间体。

未来展望

开发兼具物理限域与化学吸附功能的复合宿主材料，建立多电子反应动力学调控理论，探索固态电解质界面(SEI)在AZIBs中的应用，以及发展原位表征技术揭示碘物种转化机制，将是实现500 Wh kg^-1级高能量密度AZIBs的关键路径。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。