双纤维互锁自支撑I2@AC电极：超高载量设计助力长循环锌碘电池

本文开发了一种基于聚季铵盐-10（P10）和细菌纤维素（BC）的双纤维互锁粘结剂系统，成功构建了超高碘载量（32 mg cm?2）的自支撑I2@AC正极。该体系通过机械互锁和氢键协同作用形成3D网络，显著提升电极结构稳定性与反应动力学，并有效抑制多碘化物穿梭（polyiodide shuttling），在0.2 A g?1下实现150.3 mA h g?1的高容量，为高能量密度锌碘电池（Zn-I2）提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究开发了一种高性能双纤维互锁粘结剂系统，通过结合阳离子纤维素衍生物（P10）和细菌纤维素（BC），构建了具有超高碘载量的自支撑I₂@AC正极。BC与P10之间的机械互锁和氢键协同作用形成了坚固的3D网络，使电极在32 mg cm^?2的超高载量下仍保持结构完整性。

Results and discussion

纯粘结剂薄膜的力学测试显示，溶胀后的BC薄膜强但脆，而BC-P10复合薄膜兼具高强度和柔韧性（断裂伸长率提升300%）。这种特性使得电极在超高载量下仍能抵抗开裂。电化学测试表明，BC-P10粘结的正极在常规载量（2-3 mg cm^?2）下比传统PVDF粘结正极容量提升21.3%（182.6 vs. 150.6 mA h g^?1），且在5 A g^?1高倍率下容量保持率高达137.6 mA h g^?1。

Conclusion

BC-P10双纤维系统通过三维网络结构实现了：1）超高碘载量（32 mg cm^?2）下的机械稳定性；2）亲水网络促进电解液渗透，加速离子传输；3）极性基团（-OH/-NR₄⁺）锚定多碘化物，抑制自放电。该工作为开发高能量密度锌碘电池提供了新思路。