突破！AEM: 磺化木质素粘结剂阻断碘溶解和聚碘化物穿梭，实现超强锌碘电池！！

活性碘溶解和聚碘穿梭问题严重阻碍了锌碘电池（ZIB）的发展。粘合剂工程被认为是一石二鸟的有效策略。在本文中，木质素的一种重要衍生物木质素磺酸钠（LS）被优化为一种新型粘结剂，用于制造加碘阴极。由于-SO3Na基团的存在，LS分子的静电位包含负区和正区，它们分别倾向于通过静电排斥效应阻止聚碘化物的穿梭行为，以及通过静电吸引效应吸附聚碘化物。同时，LS分子对连续自由基反应具有更多的负吉布斯自由能，对碘具有更强的吸附能，表现出快速的碘转化反应动力学，并能有效抑制碘溶解行为。正如预期的那样，基于LS粘合剂的ZIBs在0.1 A g-1 条件下循环400 次后可提供153.6 mAh g-1 的高容量，在0.5 A g-1条件下循环 500 次后（50 °C）可提供152.8 mAh g-1 的可逆容量，在5 A g-1 条件下循环12000 次后仍具有持久的稳定性，这意味LS粘合剂具有出色的碘固定能力。这项研究为碘基电极专用粘结剂的设计提供了指导，促进了ZIB的实际应用。

图文简介

a ) LS/DL粘结剂吸附聚碘前后的FT-IR谱图；b ) LS粘结剂在聚碘吸附试验前后的高分辨S2p图谱；c )含LS/DL的溶液经过聚碘吸附测试后的紫外-可见吸收光谱；计算得到的I2, I−, 和I3物种在d ) LS和e ) DL粘结剂单体结构上的吸附能和相应的吸附模型；f ) ZIBs与不同粘结剂连续自由基反应的吉布斯自由能值；g ) LS和DL分子的静电势分布；h )不同粘结剂对锌离子电池载碘正极和锌负极的作用机理示意图。

a )不同粘结剂下Zn//AC@I2电池在0.2 mV s-1下的归一化CV曲线；b )计算得到的不同粘结剂Zn//AC@I2电池还原过程的Tafel斜率；以LS为粘结剂的Zn//AC@I2电池在不同充放电状态下的原位电化学阻抗谱( c )和不同循环后的d )；e )不同粘结剂的Zn//AC@I2电池在室温0.1 A g -1下的循环性能；f )不同粘结剂的Zn//AC@I2电池在50 °C高温下0.5 A g-1的循环稳定性；g )不同粘结剂的Zn//AC@I2电池在室温下1 A g-1下的耐久性循环行为；h )不同粘结剂的Zn//AC@I2电池在0.1，0.2，0.3，1，2和3 A g-1电流密度下的倍率性能；I )不同粘结剂的Zn//AC@I2电池在5 A g-1下的长期循环稳定性。

a-c )以LS和DL为粘结剂的Zn//AC@I2电池的抗自放电能力；d ) LS和e ) DL粘结剂的Zn//AC@I2电池在0.2 ~ 1.0 m V s-1扫描速率下的CV曲线；计算得到的b值对应于使用f ) LS和g ) DL粘结剂的Zn//AC@I2电池的氧化还原峰；以h ) LS和i ) DL为粘结剂的Zn//AC@I2电池在0.2 ~ 1.0 mV s-1的电容贡献比的计算值。

a ) LS和b ) DL粘结剂循环过程中AC@I2阴极的原位拉曼光谱；使用c ) LS和d ) DL粘结剂的AC@I2正极在循环过程中的原位UV-vis吸收光谱；使用e ) LS和f ) DL粘结剂的AC@I2正极在循环过程中对应的UV-vis吸附强度；以g ) LS和h ) DL为粘结剂，AC@I2正极在循环过程中拟合良好的高分辨I 3d图谱。

论文信息

通讯作者：Xinlong Tian, Xiaodong Shi,Zhitong Wang