近日，物理学院、中原之光实验室李新亮教授团队在高性能有机锂卤素电池研究方面取得重要进展。研究成果以“Constructing static two-electron lithium-bromide battery”为题发表在国际知名期刊《Science Advances》上。李新亮为该论文第一作者，郑州大学物理学院为论文第一单位。

应用电子技术的飞速发展引发了人们对可充电锂电池能量密度的关注。当前的研究结果表明，电压和容量这两个关键因素似乎处于无法统一的对立面，因此，增加插层型电池的容量和提高转化型电池的电压是实现更高能量密度的可行选择。矛盾的是，实验经验和理论预测都表明，目前商业化的基于插层型电极的锂离子电池可容纳Li+的数量有限，静态锂-溴电池具有作为转化型储能技术的潜力，但固有的液-液氧化还原模式和单电子转移阻碍了研究的进展。

针对上述问题，李新亮团队通过电解液定制，开发了一种基于活性溴盐阴极和Br^-/Br⁺氧化还原对双电子转移化学的高性能静态锂-溴电池。NO₃^-的引入改善了Br^-的单电子可逆转化，更重要的是，配位的Cl^-激发了Br⁺的转换，提供了额外的电子转移，从而实现了653 mAh g^-1的容量和3.8 V的平台电压。与单电子反应基准相比，放电容量和能量密度分别提高了142%和159%。这种两步转换机制表现出极佳的稳定性，电池可循环使用1000次，这些性能已接近目前成熟的锂-卤素电池的技术水平。该工作所建立的双电子氧化还原机制对多样化卤素电池具有很高的示范意义。

该工作得到了国家自然科学基金、郑州大学高层次人才启动基金等项目的支持。

文章链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adl0587