本网讯（材料科学与工程学院）近日，材料科学与工程学院胡海波教授课题组在水系锌碘电池领域取得系列进展，先后在国际材料领域权威期刊上发表多篇论文。
阴极多碘化物的“穿梭效应”和迟缓的氧化还原反应动力学严重限制了水系锌碘电池的应用。传统解决策略是使用具有强电子吸引力的宿主催化剂材料来实现多碘化物的强吸附及快速转化。然而，这种策略忽视了碘氧化和碘还原反应动力学平衡的重要性，因为过强的电子吸附会引起碘还原反应动力学的抑制，进而削弱电池的整体能效。鉴于此，胡海波教授课题组提出了一种阴极宿主催化剂表面电子亲和性调控策略。通过对催化剂表面功函数的调控，优化其电子亲和性，实现碘氧化反应和还原反应的平衡，进而促进碘阴极转换反应动力学，实现全电池能效的提升。该工作为锌碘电池能效的提升提供了新思路，其研究成果“Surface Electron Affinity Modulation: Balancing Iodine Oxidation and Reduction Reaction Kinetics on Mo2C Cathode Host Catalyst toward Efficient Zn-I2 Batteries” (DOI: 10.1002/adfm.202504281)发表在期刊《Advanced Functional Materials》上，安徽大学为第一通讯单位。
图1. 对阴极宿主催化剂表面电子亲和性进行调控前后的碘还原/碘氧化反应路径理论计算示意图。
锌金属阳极表面枝晶增生严重削弱了水系锌金属电池的能效。胡海波教授课题组提出一种新颖的电极表面拓扑学优化策略，通过将激光溶蚀技术与原位化学渗透技术相结合，实现了锌阳极表面微观结构和化学成分的优化，进而稳定了锌金属阳极/水系电解质的界面化学，提升了锌金属阳极的电化学可逆性和全电池能效。该工作为锌金属阳极电化学可逆性的提升提供了一种有效的前端设计优化策略，其研究成果“Surface Topography Optimization Engineering: Stabilizing Zinc Metal Anode/Aqueous Electrolyte Interfacial Chemistry” (DOI: 10.1002/aenm.202405767)和“Surface Laser Texturing and Alloying: Front-End Design Optimization of Zinc Metal Anode for Dendrite-Free Deposition” (DOI: 10.1021/acsnano.5c02450)分别发表在期刊《Advanced Energy Materials》和《ACS Nano》上，安徽大学均为第一通讯单位。
图2. 经过表面拓扑学优化的锌箔（下），与未经表面拓扑学优化的原始商业化锌箔（上），在水系电解液中锌电沉积行为的示意对比。