锌碘（Zn-I₂）电池由于其低成本、环保和高能量密度，是一种极具潜力的储能技术。然而，三碘化物的溶解和较差的转化动力学阻碍了其应用。在这里，阿德莱德大学Guo Zaiping、Zhao Shiyong证明了Zn-I₂电池中的“穿梭效应”可以通过单原子催化剂（SAC）阴极来抑制，因为它们对I₂/I₃^-/I^-反应具有有效的催化活性和对I₃^-的吸附能力。

本文要点：

1) 基于DFT计算，作者提出了SAC抑制Zn-I₂电池中穿梭效应的I中毒机制。I的形成和解吸对于保持金属元素的催化和吸附作用至关重要。SACu有利于将I₂还原为I，并具有从表面释放I^-的低能垒，从而实现更快的转化动力学，同时抑制Zn-I₂电池中I₃^-的穿梭效应。相反，在没有足够能量的情况下，I^-的最终产物将保留在SAFe、SAMn、SAV和SATi的金属位点，从而扼杀SAC的催化活性，并促进碘还原反应（IRR）。

2) 为了证实其实用性，作者对单原子Cu嵌入氮掺杂的科琴黑(SACu@NKB)，以及SACo@NKB和NKB进行了电化学评价，其中SACu@NKB比SACo@NKB和NKB阴极具有更优异的可逆容量和循环寿命。此外，作者发现这与SAC的d带中心有关，即较低的d带中心与SAC更好的催化性能有关。该工作表明，金属催化剂的催化和吸附作用是Zn-I₂电池优异循环寿命的基础。

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Fuhua Yang et.al Single atom catalysts for triiodide adsorption and fast conversion for boosted performance in aqueous zinc-iodine batteries EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE01453C

https://doi.org/10.1039/D3EE01453C