Zn-I₂电池因其低成本和内在安全性而在水系锌金属电池(AZMB)系列中脱颖而出。然而，锌枝晶生长、聚碘化物穿梭效应和缓慢的I₂氧化还原动力学导致Zn-I₂电池的容量急剧衰减。

近日，厦门大学Yang Yang，Jinbao Zhao开发了一种多功能Janus隔膜，用于阳极/阴极界面的协同调节，以及用于长寿命Zn-I₂电池的碘物质的可逆氧化还原动力学。

文章要点

1）这种Janus隔膜(Dowex+Fe-SCNT/GF)由负极侧带有负离子交换树脂(Dowex)层的商业玻璃纤维(GF)隔膜和Fe金属纳米粒子装饰的单壁碳纳米管(Fe-SCNT）层分别位于正极侧。在负极界面，Dowex是DowChemicalCo.的商业负离子交换树脂产品，涉及磺化交联的苯乙烯-共-二乙烯基苯。

2）Dowex微球内部丰富的-SO₃-基团和宽敞的通道有效地吸引了Zn²⁺负离子并排斥游离的SO₄^2-正离子，这不仅重新分配了Zn²⁺-通量，还降低了去溶剂化能垒。可控的锌负极界面化学有利于均匀的锌沉积行为以及副反应和自腐蚀的抑制。此外，由于库仑效应，高负电荷表面还可以排斥多碘化物，削弱穿梭效应；在正极界面，正极侧的Fe-SCNT不仅通过大比表面积的SCNT有效地物理吸附聚碘化物和传输电子，而且通过Fe金属纳米粒子化学吸附和催化聚碘化物，促进碘的氧化还原反应动力学物种。

3）吸附效果和转化动力学的同步改善有效地阻止了多碘化物向负极的扩散，进一步减轻了锌金属的腐蚀。考虑到结构的独特性和制造过程的简化，所提出的Janus隔膜设计应该为开发具有良好应用前景的高面积容量Zn-I₂电池提供有希望的机会。

参考文献

Yuanhong Kang, et al, A Janus Separator based on Cation Exchange Resin and Fe Nanoparticles-decorated Single-wall Carbon Nanotubes with Triply Synergistic Effects for High-areal Capacity Zn-I₂ Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300418

DOI: 10.1002/anie.202300418

https://doi.org/10.1002/anie.202300418