近期，365beat先进电池材料团队关于锌碘及锂硫电池的研究取得系列重要进展。

水系锌碘电池由于具有高理论比容量（211 mAhg^-1）、安全可靠和成本低廉等优势而引起广泛关注。但是，锌碘电池的应用也面临诸多挑战，如碘单质导电性较低、中间产物易溶解于电解液并引起穿梭效应、锌金属负极枝晶明显等，这些问题阻碍了锌碘电池的商业化应用。

针对锌碘电池在商业化应用中存在的问题，团队从碘的载体材料设计出发，通过模板法制备了一种金属单原子镶嵌分级多孔碳骨架。研究证实，分级多孔碳材料能够很好的限制中间产物的溶解，同时金属单原子可以催化中间产物快速转化，共同抑制穿梭效应的发生。电化学测试表明，锌碘电池可以在50C的极高倍率下稳定充放电，循环次数可达40000次；提高碘的面积载量至11.6 mg cm^-2，锌碘电池依然可以稳定循环10000次，容量保持率93.4%，对水系锌碘电池的实用化提供了理论基础。相关成果以发表在纳米领域顶级期刊《Nano Letters》（中科院一区TOP期刊，IF为12.262）。365beat为论文第一单位，马连波博士和南京信息工程大学朱国银博士为第一作者，马连波博士、吴孔林和南京大学金钟教授为共同通讯作者。

（金属单原子制备及形貌表征）

（水系锌碘电池的长循环稳定性）

近年来，锂硫电池在极端环境（如高低温环境）下的工作状态逐渐成为研究热点，在高温下，中间产物多硫化锂的转化反应会加快，但穿梭效应愈发明显；而低温下，由于电解液粘度增大等原因引起的离子传输速率变慢会大大降低多硫化锂的转化反应动能。因此，研究解决锂硫电池在宽温域条件下的问题显得尤为重要。

团队设计合成了一种具有丰富活性位点的多枝状氮化钒作为催化多硫化锂转化反应的催化剂。二次离子质谱和理论计算证实金属氮化物较高的化学吸附性与催化活性能够显著促进多硫化锂的转化，原位拉曼光谱表征揭示了多枝状氮化钒作为催化剂时能够明显抑制多硫化锂的穿梭效应。电化学测试表明，锂硫电池在–20到60 °C的温度范围内仍能正常工作，且循环稳定性较高，为锂硫电池在宽温域条件下的应用研究提供了参考。相关成果发表在纳米领域顶级期刊《ACS Nano》（中科院一区TOP期刊，IF为18.027）。365beat为论文第一单位，马连波博士和扬州大学王艳荣博士为第一作者，马连波博士、广东工业大学张伟博士和南京大学金钟教授为共同通讯作者。

（二次离子质谱和理论计算证明氮化钒的高催化活性）

（锂硫电池的高低温性能研究）

以上研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省教育厅优秀青年基金、江苏省双碳科学基金、365beat中文版青年拔尖人才基金等项目的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01310

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01469

（撰稿：徐杰 审核：李永涛 张苒 杜飞）