文 | 赋墨尘
编辑 | 赋墨尘
前言
科学家们一直在致力于提升电池性能，使我们的电子设备可以更长时间工作，最新的研究带来了一个令人兴奋的突破，他们发明了一种特殊的碘电池，可以存储更多电能，让电池更强大、更持久。
这个新型电池的关键技术涉及到一种特殊的化学反应，它发生在水性电解质中，利用了碘化物和碘酸盐之间的卤素化学反应。
这个反应构建了一个电化学-化学的循环，可以让电池中的反应发生十二次电子转移，这是传统碘电池的六倍。
碘让电池储能更给力
在特别设计的水性电解质中，这个新电池表现出色，它不仅可以存储更多电能，每克可储存1200毫安时，而且能够以非常高的能量密度工作，相当于每千克能储存1357瓦时的电能。
这个研究成果意味着未来的电池将能够拥有更高的能量密度，使电子设备更强大，已经进行了一些实验，证明了这种新电池技术的可行性。
包括在锌碘电池和酸碱解耦电池中的应用，这个突破性研究有望加速电池技术的发展，为我们的设备提供更持久的电力支持。
电池是我们生活中不可或缺的一部分，我们一直在追求更好的电池技术，让我们的设备更持久，虽然锂离子电池已经很先进，但科学家们仍然在不断努力，寻找更高能量密度的电池技术。
碘具有多种氧化还原状态，因此可以参与多电子转移的化学反应，这意味着使用碘可以实现更高能量密度的电池。
传统的碘电池使用的是双电子转移的反应，性能相对较低，但是最近的研究显示，通过激活高度可逆的碘氧化还原反应，可以实现更高性能的碘电池，这种改进后的电池容量是传统碘电池的两倍，使电池能够储存更多电能。
还有报道显示，使用碘的高价态氧化还原反应可以为每个碘分子提供多电子转移的能力，进一步提高了电池的性能。
这项研究有望为未来的电池技术带来新的突破，让我们的设备拥有更强大、更持久的电力支持。
迈向更高能量的新电池技术
传统的碘电池只能进行双电子转移的反应，性能相对有限，但通过激活碘氧化还原反应，可以实现更高性能的碘电池。
这种改进后的电池可以储存更多电能，容量是传统碘电池的两倍。
一些研究尝试使用碘酸盐来改进电池性能，虽然之前的尝试并不理想，但通过适当的电解质和电极设计，可实现可充电的碘电池，从而进一步提高了电池性能。
这项研究展示了碘电池具有潜在的高能量密度，理论上可以储存更多电能，虽然还需要进一步改进，但这一技术有望为未来电池技术的发展带来新的可能性，让我们的电子设备拥有更强大、更持久的电力支持。
在探索更好的电池技术时，科学家们发现碘具有一些有趣的特性，可以用来提高电池性能，在这个过程中，他们也遇到了一些复杂的问题。
碘在电池中可以进行可逆的反应，这意味着它可以多次被氧化和还原。
这对于电池的性能非常有帮助，但有一个问题，就是当碘酸盐被还原时，它的反应变得复杂，并且效率较低。
电极表面会在反应中生成一些碘，这会加剧碘化物的形成，从而影响电池的性能，还有一个问题是，碘酸盐的直接还原需要很高的电位，这会导致电池出现高极化，降低了电池性能。
虽然碘在理论上可以提供高能量密度的电池，但一些复杂的化学反应和电化学过程使得实际应用变得更加困难，科学家们正在努力克服这些挑战，以实现更好的电池技术。
在这项研究中，科学家们采取了一种聪明的方法，以改进电池性能，他们引入了一种叫做溴离子的物质到电池中，这个物质可以帮助解决电池中一些问题。
充电过程中，电池中的碘化物会逐渐变成碘分子和溴化物，而溴化物有一个有趣的特性，可以帮助加速电池反应，使电池更高效。
在放电过程中，溴分子首先变成溴离子，然后变成碘离子，最终完成了一个复杂的十二电子转移过程，这个过程可以让电池储存更多的电能。
通过在电池中添加一种叫做溴化物的物质，科学家们成功地改进了电池的性能，这意味着电池可以更有效地充电和放电，容量更大，可以储存更多的电能。
这项研究为未来电池技术的发展带来了新的可能性，让我们的设备可以更长时间地工作。
碘酸盐与溴碘酸盐
显然，碘电池的工作需要与质子（即氢离子）有关的物质，因此，在这项研究中，科学家们使用了含有氢离子的电解质，其中包括硫酸。
为了更好地了解碘电池的工作原理，科学家们使用了一种特殊的实验装置，其中包括三个电极：一个工作电极（用于反应）、一个参比电极（用于比较）、和一个参考电极（用于控制实验条件）。
在工作电极中，他们使用了一种特殊的高表面积活性炭，以帮助进行反应。
这些实验帮助科学家们更好地理解了碘电池的氧化还原过程，这对于改进电池性能非常重要，他们使用碘的质量来计算电池的容量和能量密度，以评估电池的性能。
这些实验结果有助于我们更好地理解如何设计更强大的电池。
溴化钾改善碘电池性能
碘电池在工作过程中存在一个问题，就是电压极化，这意味着电池的电压会在一段时间内降低。
这个问题可以通过循环伏安法（一种电化学实验方法）来观察到，实验结果显示电池中的反应速度较慢。
实验中，我们可以看到在电压0.8 V附近出现了一个峰值，对应着电池中发生的化学反应，这个反应涉及碘化物变成碘酸盐，在电压0.5 V处出现了一个峰值，代表着碘的氧化还原过程。
当我们向电解质中添加溴化钾时，电池的性能有所改善，可以在电压1.1 V附近观察到额外的氧化还原反应，这与溴化物变成碘酸盐有关。
在电压1.27 V处也有一个峰值，这表明了溴化物帮助碘氧化为IBr卤素的过程。
通过向电解质中添加溴化钾，电池中的一些反应变得更加高效，降低了电压极化的问题，从而改善了电池性能，这项研究有助于我们更好地理解电池中的化学反应，并为未来的电池设计提供了有用的信息。
在这项研究中，我们通过对电池中的碘电极进行一系列充电和放电循环，来测试电池的性能。
使用了两种不同的电解质溶液，一种是含有溴化物的，另一种没有，通过观察电池在充电和放电过程中的电压变化，我们可以了解电池的性能如何。
对于没有溴化物的电解质溶液，我们发现电池在充电和放电之间存在一些电压极化，即电压会有所下降。
虽然电池在放电过程中可以提供大约1040毫安时每克的电容量，但只有72%的电能效率，电池性能相对较低。
当我们使用含有溴化物的电解质时，情况有所改善，电池在充电和放电之间的电压平台变得更加稳定，充电和放电的电容量分别提高到1317毫安时每克和495毫安时每克，电能效率也提高到84%。
通过一系列循环测试，我们发现电池的性能在高电流下也非常稳定，电能效率在93 A/g时为98%，在2 A/g时为99%，这意味着电池在高负载下仍然能够提供稳定的性能。
通过引入溴化物到电解质中，电池的性能得到了改善，特别是在提高电容量和电能效率方面，这项研究的结果表明，碘电池在某些方面可能比一些传统电池材料具有更高的性能。
溴化物在电池中的关键作用
在这里，我们要解释一下溴化物-碘酸盐环对电池性能的影响，溴化物-碘酸盐环是电池中发生的一种化学反应，它有助于改善电池的性能。
这是因为溴化物比碘酸盐的氧化还原电位低，这意味着它更容易被氧化，然后帮助将碘酸盐转化为IBr和Br2，溴化物-碘酸盐环的反应动力学比碘化物-碘酸盐环更好，这是因为卤素之间的化学反应速度更快。
通常，对于两种卤素X和Y的反应，其中X的电位低于Y，反应速度较快，因为它们之间的中间产物会促进反应，这种效应在溴化物催化的碘酸盐还原反应中尤为明显，因此这种反应速度更快。
溴化物在电池中还能够形成IBr卤素的中间产物，这可以促进碘的氧化为碘酸盐，这是因为溴化物比碘更具极性，并且它更容易与水建立化学键，这些特性帮助改进了电池中碘的氧化还原反应。
通过在电解质中引入溴化物，电池的性能得到了提升，因为它有助于改进碘电极的氧化还原过程，这项研究的结果表明，溴化物的引入对于改善电池性能非常重要。
在这项研究中，我们提出了一种新型碘电极，可以进行十二电子转移的氧化还原反应，这个反应叫做I / IO-3-。
这个碘电极在电解质中引入了一种叫做溴化物的离子，溴化物在这个反应中扮演了关键角色，帮助改进电池性能。
在电池充电过程中，溴化物通过一种叫做IBr卤素的物质的形成，促进了碘的氧化为碘酸盐。这是因为IBr卤素在水中具有特殊的性质，可以与水建立化学联系，从而帮助形成碘酸盐，这个过程非常容易发生，因为它涉及了一种叫做亲核反应的化学过程。
在电池放电过程中，溴化物也能够促进碘酸盐的解离，这是一种异种催化过程，它将硬碘酸盐还原为IBr和Br2，然后再还原为碘。
这些连续的反应最终完成了十二电子转移的过程，这种溴化物-碘酸盐环对电池性能的提升非常有帮助，因为它允许碘酸盐被还原，同时保持了相对较高的电压。
结语
电解质中的质子（H2SO4）对电池性能也有一定影响，通过改变动力学和平衡电位来提高电池性能，在特定设计的电解质中，这种碘电极可以提供高比容量和良好的可逆性。
虽然我们已经在锌金属电池中测试了这种碘电极，但为了进一步应用这种氧化还原化学，我们需要在酸性环境中寻找更合适的阳极。
还有一些改进电极结构和活性材料的可能性，以提高这种氧化还原化学的实际应用，这项研究为未来高能量密度电池的发展提供了新的思路。
