元素鹵素作為有前景的儲能電極引起了相當大的興趣，但它們存在一些固有的缺點，包括碘的揮發性、液溴的腐蝕性以及循環過程中不希望的穿梭行為。

香港城市大學支春義、Andrey L. Rogach等為解決這些問題，建議采用對鹵離子具有強化學吸附作用的雙銨鹽作為電極，以實現安全可靠的水系氧化還原鋅離子電池。

圖1 材料合成表征

為此，基于1,8-辛二胺（ODA）框架，作者開發了一系列穩定安全的鹵素雙銨鹽，其帶有-Br、-I或混合-Br/-I末端（ODABr₂、ODAI₂和ODABrI）。

實驗數據結合DFT模擬闡明了ODABr₂和ODAI₂電極中強烈的主-客體化學吸附相互作用，它能夠觸發有效的電子轉移并抑制多鹵化物的交叉擴散。除了消除與使用元素鹵素相關的安全問題外，水系Zn||ODABr₂和Zn||ODAI₂電池的氧化還原動力學和循環耐久性都顯著增強。

圖2 ODABr₂和ODAI₂正極在鋅離子電池中氧化還原性能

研究顯示，Zn||ODABr₂和Zn||ODAI₂電池的氧化還原電位分別為1.80 V和1.26 V，在0.5 A g^-1下容量接近理論極限，對于Zn||ODABr₂和Zn||ODAI₂分別達到了235 mAh g^-1和312 mAh g^-1，并且具有長壽命（ODAI₂為10000次循環，ODABr₂ 為3000次）。

此外，Zn||ODABr₂電池實現了524 Wh kg^-1的高能量密度，優于之前報道的大多數類似物。該工作為開發安全、高性能的水系鹵化鋅電池提供了化學吸附相互作用的新途徑，并為開發安全、穩定、高效的金屬鹵化物電池提供了重要的里程碑。

圖3 Zn||ODABr₂和Zn||ODAI₂電池的電化學性能

Bis-ammonium salts with strong chemisorption to halide ions for fast and durable aqueous redox Zn ion batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107278