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【導言】

海水中的碘儲量豐厚、富集工藝老練、價格低廉，展現出了廣闊的充電機充電蓄電池使用前景。充電機充電鋰/鈉-碘蓄電池作為高容量、綠色、高效的新式二次充電機充電蓄電池，是潛在的高功用儲能充電機充電蓄電池，但現在仍需探究和開展高效、高導電、安穩負載的碘基正極資料。研討發現三維導電多孔碳網絡的引進能夠經過離子插層有用地進步充電機充電蓄電池的容量，但是調理離子插層與氧化復原反響機制來進步全充電機充電蓄電池的可充功用仍具挑戰性。因而，為克服電極反響動力學差異并進步充電機充電蓄電池功用，開展離子插層與氧化復原兩種機制一致的電極資料十分必要。

【效果簡介】

近來，山東大學的張進濤教授和美國凱斯西儲大學戴拂曉教授（共同通訊作者）等人在Nature Communications上宣布最新研討效果 “A rechargeable iodine-carbon battery that exploits ion intercalation and iodine redox chemistry”。在該文中，研討者以植酸摻雜聚苯胺潤飾的無紡布作為前驅體，制備得到自支撐、柔性氮磷共摻雜的層狀多孔石墨化碳微觀體（HPCM-NP），并使用此導電HPCM-NP為基體資料負載碘制得無集流體、無粘結劑、自支撐的含碘陰極復合資料。HPCM-NP中雜原子摻雜的多孔石墨化碳骨架不僅為碘的負載供給了空間，而且產生了有用的電子離子傳輸通道，有利于完成碘的氧化復原反響和碳資料的離子插層，使得充電機充電蓄電池具有優異的電化學功用。離子的插層與碘的氧化復原反響儲能機制的結合構筑了可充充電機充電碘-碳蓄電池，以碳資料替代常規鋰鈉金屬負極，極大地進步了充電機充電蓄電池的安全安穩性，這種廉價環保的碳基混合離子全充電機充電蓄電池為未來大規模儲能器材開展供給了新方向。

【圖文導讀】

 HPCM-NP的制備與碘的負載

（a）堆積PANi、退火、負載碘的進程示意圖；

（b）HPCM-NP實物相片；

（c，d）HPCM-NP SEM圖片；

（e，f）HPCM-NP TEM圖片；

（g）負載碘的HPCM-NP SEM圖與元素散布圖。

碘-碳復合物的組分表征與安穩性剖析

（a）不同品種碳吸附的碘質量分數與吸附時刻的聯系曲線；

（b）不同碘吸附量的HCPM-NP N2吸附-脫附曲線；

（c）不同碘吸附量的HCPM-NP孔尺度散布曲線;

（d）I2-HCPM-NP高分辯XPS曲線;

（e）純碘與碘碳復合物（碘含量40%）的熱重剖析曲線；

（f）不同碘含量的I2-HCPM-NP復合物熱重剖析曲線；

（g） 碘吸附在石墨烯（Ⅰ）、N摻雜石墨烯（Ⅱ）、P摻雜石墨烯（Ⅲ）、N/P共摻雜石墨烯（Ⅳ）時模擬結構的差分電荷密度。

圖 不同碘陰極構筑的Li-I2 充電機充電蓄電池電化學功用

（a）循環伏安曲線；

（b）充充電機充電蓄電池放電曲線；

（c）相同碘負載量時不同碘-碳復合資料的充電機充電蓄電池放電比容量；

（d）倍率特性圖；

（e）循環安穩性圖。

 以I2-HCPM-NP為陰極資料的Na-I2充電機充電蓄電池電化學功用

（a）Na-I2充電機充電蓄電池CV曲線；

（b）Na-I2充電機充電蓄電池充充電機充電蓄電池放電曲線；

（c，d）充充電機充電蓄電池放電曲線與不同充充電機充電蓄電池放電狀態下的原位拉曼表征。

 碘-碳復合物全充電機充電蓄電池電化學功用

（a）LiTFSI電解質中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充電機充電蓄電池充充電機充電蓄電池放電曲線；

（b）NaClO4電解質中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充電機充電蓄電池充充電機充電蓄電池放電曲線；

（c）不同情況下的表面贗電容（氧化復原）的奉獻；

（d）I2-HPCM-NP//Li4Ti5O12全充電機充電蓄電池不同電容密度下充充電機充電蓄電池放電曲線；

（e，f）不同類型全充電機充電蓄電池的倍率特性圖；

（g，h）不同類型全充電機充電蓄電池的循環安穩性；

（i）全充電機充電蓄電池的能量比較圖。

【小結】

在這項工作中，研討者制備了3D自支撐氮磷共摻雜碳微觀體，異元素摻雜的多孔碳骨架有利于碘的高含量負載而構成自支撐碘-碳電極資料，基于該陰極資料的Li-I2充電機充電蓄電池與Na-I2充電機充電蓄電池具有高充電機充電蓄電池放電容量、高倍率特性、優異的循環安穩性。碘的氧化復原反響與碳資料離子插層機制的結合使得碘-碳全充電機充電蓄電池表現出高容量（高達217/182 mAh g-1）與優異的循環安穩性（500 mA g-1 時，76.7%@500圈/69.8%@300圈）。此研討工作為開展新式充電機充電碘-碳蓄電池，為完成安全、廉價可充充電機充電蓄電池的制備供給了新思路，并拓寬了功用碳資料的相關使用。