陰離子氧化還原反應將實現比典型過渡金屬氧化物正極更高的容量，為先進的鋰離子電池低成本電化學反應提供更多可能性。基于陰離子氧化還原反應的Cl^0/?1的Li-Cl₂電池表現出優異的工作電壓(~3.8 V)和容量(756 mAh g^?1)。

然而，在使用有機電解質的鋰離子電池中，尚未開發出具有氧化還原活性和可逆性的含氯正極。

在此，香港城市大學支春義教授、開姆尼茨工業大學Minshen Zhu以及鄭州大學李新亮教授等人報告了一種以鹵素互化物三氯化碘(ICl₃)為正極的電池系統解決上述問題。

原位和非原位光譜數據和計算表明，還原的Cl?離子部分溶解在電解質中，氧化的Cl?通過形成互鹵鍵被錨定。可逆Li-Cl₂電池在425 mA g^?1時比容量為302 mAh g^?1，在1250 mA g^?1時容量保持率為73.8%。

圖1. ICl₃氧化還原反應的原位拉曼光譜表征

總之，該工作首次展示了一個直接鹵素正極，其具有高可逆性，在正極中可不使用中間材料。因此，ICl₃正極接近Li-Cl₂電池的理想正極。更重要的是，I和Cl之間的鹵素鍵的斷裂和重組是高度可逆的。

結果顯示，可充電Li-Cl₂電池在425 mAg^-1時的容量為302 mAhg^-1。在 1,250 mA g^?1?的高電流密度下，對應于 4,225 W kg^?1?的高功率，能量密度為 754 Wh kg^?1。ICl₃在可充電鋰離子電池中的成功應用為開發高能量密度和高功率鹵素基正極材料開辟了新途徑。此外，新的電解質和電極組合物預計將進一步優化反應動力學，從而釋放 ICl₃?的全部容量（459 mAh g^?1）。

圖2. Li-ICl₃全電池性能及比較

Development of an energy-dense and high-power Li-Cl2 battery using reversible interhalogen bonds,?Chem 2023 DOI: 10.1016/j.chempr.2023.09.021