天津大学杨全红教授、杨春鹏教授团队与郑州大学焦梦改教授AM：“点击化学”启发的分子催化策略实现63000圈长寿命锌碘电池

第一作者：王飞飞，马润林，陈梓慧

通讯作者：焦梦改（郑州大学）、杨春鹏（天津大学）、杨全红*（天津大学）

单位：天津大学，郑州大学

在“双碳战略”驱动下，安全、低成本、可持续的大规模储能技术成为研究热点。其中，水系锌碘（Zn–I₂）电池因其高理论容量（820 mAh g⁻¹）、材料丰富性和环境友好性，被认为是最有前景的候选之一。然而，Zn–I2电池的商业化受制于两个核心问题：多碘离子穿梭效应：充放电过程中生成的I₃⁻、I₅⁻等中间体自由扩散至Zn负极，造成活性物质损失、Zn腐蚀和自放电；动力学受限：传统碳材料、MOF/COF或固体催化剂虽能吸附或催化多碘离子，但往往结合力不足或动力学有限，无法兼顾“稳定性”和“可逆性”。因此，如何同时实现高效多碘离子锚定与快速可逆氧化还原转化，成为Zn–I₂体系能否突破瓶颈的关键。

本工作提出“点击化学”理念，利用双铁分子形成稳定的Fe–I配位键，像“点击反应”般选择性高、反应迅速，将溶解态多碘离子牢固锁定。与传统碳材料或MOF的物理吸附相比，双铁分子实现了准共价式的锚定，大幅降低穿梭效应，为Zn–I₂体系提供了新的分子级界面策略。

双铁分子不仅能固定碘，还能建立“轴向电子通道”，实现双向电荷再分配。理论计算与光谱实验证明，该作用显著降低了I₃⁻、I₅⁻等转化的能垒，促进碘物种快速、可逆的电化学转化。与传统表面限域催化不同，这种分子催化模式实现了固定与催化的高度耦合。

基于双铁分子催化剂的Zn–I₂电池表现出卓越性能：在20 A g⁻¹下循环达63,000圈，容量保持率95%，库仑效率近100%。在实用化的20 mg cm⁻²高载量软包电池中，仍实现2000圈零衰减，面容量达3.3 mAh cm⁻²。这充分展示了该策略的普适性与工程潜力。

Click Chemistry-Inspired Fixation Catalysis For Long-Life Zinc–Iodine Batteries

杨春鹏：天津大学化工学院教授，博士生导师，国家级青年人才。主要研究领域为清洁高效电化学储能材料与器件，聚焦高效储能材料、固态电池、以及用于电化学储能和电化学催化的纳米材料设计与合成。相关成果发表于Nature, PNAS, Nat. Commun., Sci. Adv., JACS, Angew Chem., Int. Edit., Adv. Mater., Energy Storage Mater.等期刊，获多项中国专利、美国专利及PCT国际专利授权，任J. Energy Chem., eScience等期刊青年编委。

杨全红：天津大学化工学院北洋讲席教授、博士生导师。国家杰青、长江学者、万人领军，“工程科学和综合交叉”国家重点研发计划首席科学家，天津市有突出贡献专家、天津市科普大使，“科睿唯安”全球高被引学者和“爱思唯尔”中国高被引学者。从事碳功能材料、先进电池、储能技术和双碳战略研究，在碳纳米材料设计制备、致密储能、锂硫催化、钠电池筛分型碳负极方面取得系列进展。发表SCI论文300余篇，他人引用近60, 000次，H因子127；拥有中国和国际授权发明专利40余件。担任多家电池头部企业技术委员会委员、中国超级电容器产业技术联盟副理事长等行业兼职。更多信息可关注课题组网站：http://nanoyang.tju.edu.cn.

焦梦改：郑州大学化工学院副研究员，博士生导师，主要研究方向为功能材料计算模拟与能源转化过程中的电催化机制理论计算。长期致力于电化学储能与催化的机理探索，在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Green Energy Environ. 等期刊发表论文60余篇，单篇最高被引超过780次。

王飞飞：目前是德累斯顿工业大学博士后，2024年从新加坡国立大学博士毕业，主要从事锌离子电池方向的相关研究，包括无枝晶锌负极、抗腐蚀抗析氢锌负极、电池器件开发以及长寿命锌碘电池。目前拥有国际国内专利各1项，以第一作者（含并一)在Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., ACS Energy Lett., Energy Storage. Mater., ACS Mater. Lett.等杂志上发表论文14篇，累计引用次数1200次。