通过热活化技术制备孔结构工程化的碳织物，用于无需穿梭器的锌-碘电池，实现超低自放电率

《ChemSusChem》：Pore-Engineered Carbon Cloth via Thermal Activation for Shuttle-Free Zinc–Iodine Batteries with Ultralow Self-Discharge

本研究开发了一种经450℃氧化煅烧处理的碳布CC450，其精确设计的分级多孔结构有效抑制了碘的多价态shuttle效应并降低自放电。该材料在Zn-I?电池阴极中表现出高比容量（94.63%循环稳定性超1000次），优异的离子传输和导电性，并通过机制研究揭示了其孔隙结构对性能的提升作用。制备工艺简单环保，具有工业应用潜力。

　　

摘要

锌碘（Zn–I₂）电池在电网规模储能方面具有巨大潜力，但存在严重的多碘化物迁移和快速自放电问题。本文介绍了一种热激活碳布（CC450），该材料通过精确设计的多级孔结构同时解决了碘的固定和反应动力学问题。通过在450?°C的空气中进行氧化煅烧处理，CC450形成了独特的孔结构：纳米孔能够有效吸附I₃^?离子，而连通的大孔则促进了离子的快速传输，同时保持了碳材料本身的导电性和柔韧性。这种CC450正极在性能指标上达到了优异的平衡：高比容量、极低的自放电率（24小时内仅为3.05%）以及出色的循环稳定性（1000次循环后容量保留率为94.63%），这是目前已报道的无粘结剂碳电极在Zn–I₂电池中的最佳性能。机理研究表明，CC450电荷传输电阻降低了12倍，且I^?氧化的活化能较低，这归功于其优化的表面化学性质和孔结构。自放电测试及紫外-可见光谱分析证实了其对多碘化物迁移的有效抑制作用。与复杂的纳米材料基载体不同，CC450是通过简单的常温空气处理工艺制备的，具有直接的商业应用价值。本研究为金属-碘电池的孔结构设计提供了重要见解，并为开发高能量、长寿命的储能系统提供了一种通用策略。

图形摘要

经过热处理的碳布能够有效储存多碘化物并抑制其迁移，从而制成高性能的Zn–I₂电池正极。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。