隨著全球能源低碳轉型和新能源汽車的發展，高比能、高安全和長壽命成為二次電池技術開發的高科技競爭重點。目前研發中的商業鋰離子電池已經逼近其天花板，難以滿足日益增長的發展需求。因此，一些具備高容量和高電壓的一次電池重新受到研究人員的關注。特別是鋰-亞硫酰氯（Li-SOCl₂，3.6V）一次電池，其具備能量密度高（>700Wh kg^-1）、安全性高、工作溫度范圍寬（-60 °C 至150 °C）和儲存穩定性好（＞20年）的特點，目前被廣泛應用于通信計量、石油生產等領域。如能實現該體系電池的可充電，將有望使700Wh kg^-1顛覆性二次電池技術成為可能，滿足我國在深空、深海等特種條件下的儲能需求。然而，該體系電池充電過程中以Cl₂為中間體介導的SOCl₂轉化路徑反應效率低（電池不可逆），且熱力學電勢差大（能量效率低）。此外，放電過程中SOCl₂還原動力學差而難以實現大倍率放電。因此，上述放電和充電兩方面的雙制約使得高比能和高功率兼備的長壽命電池在商業上還難以實現。

　　分子碘對亞硫酰氯電池體系的催化示意圖和改善后的性能比較

　　針對上述科學問題，青島能源所崔光磊研究員帶領的固態能源系統技術中心研究團隊，通過在商業電解液中引入分子碘來調控充電/放電過程中的反應路徑，創新性地同時實現了對充電和放電過程反應的雙催化，有效地解決了上述瓶頸問題，為開發高比能和高功率兼備的長壽命商業電池提供了一種可行的解決策略。研究發現：（1）分子碘可以與SOCl₂在商業碳正極上實現分子間相互作用，通過改變放電決速步驟進而強化倍率性能；（2）分子碘可直接參與并改變Cl₂介導的SOCl₂轉化路徑進而提高轉化效率，同時降低電勢差從而提高能量效率。

　　近日，該研究成果以《分子催化助力Li-SOCI₂一次電池轉化為高功率可充電體系》為題發表在化學領域旗艦期刊《美國化學會志》上。文章第一作者為2019級碩博連讀生陳國棟，通訊作者為崔光磊研究員和董杉木研究員，中國科學院青島生物能源與過程研究所和青島儲能產業技術研究院為本文的第一單位。（文/ 陳國棟）

　　原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.3c07927