上海交通大学赖飞立副教授&江南大学刘天西教授团队提出了一种新颖的方法，利用油酸酰胺（oleyamine）的自发“油在水上扩散”特性，快速制备ZIBs的正极。所制备的正极省去了传统正极制备过程中的各种费时步骤，如浆料制备、涂布和干燥，从而将正极的生产周期缩短至不到1 min。此外，该正极允许稳定的连续碘吸附，因为油酸酰胺中的胺基可以与碘物种相互作用，抑制“穿梭效应”，实现碘的电离，促进碘在正极的氧化还原反应。因此，采用LB膜的电池设计实现了出色的循环性能，在0.5 mA cm?1的电流密度下，经过2000次循环后容量保持率为75.3%。这些发现证明了使用两性分子快速构建ZIBs正极的可行性。

其相关成果以题为“Langmuir-Blodgett Film Formed by Amphiphilic Molecules for Facile and Rapid Construction of Zinc-Iodine Cell”在国际知名期刊《Nano Letters》上发表。

【实验步骤】

OA/C薄膜的制备：将OA和Super P按照不同质量比（60:1、40:1和20:1）放入密封玻璃瓶中，然后搅拌至均匀。随后，将上述混合物滴加到20℃的去离子水表面，即可得到不同质量比例的OA/C薄膜。

电化学测试：将制得的OA/C薄膜用碳纸（直径为12 mm）从水面捞出，然后作为正极使用。每个碳纸上OA层的质量负载为3.4-4.4 mg。Zn箔作为负极、玻璃纤维膜作为隔膜、1 M ZnSO4溶液（含有0.1 M KI）作为电解液在空气气氛下组装CR2032型纽扣电池。同样，使用Zn箔作为负极、碳纸作为正极、玻璃纤维膜作为隔膜、1 M ZnSO4溶液（含有0.1 M TEAI）作为电解液组装TEAI基ZIBs电池。此外，电流单位为mA cm?2，可以根据1 mA cm?2对应约7 C（使用含有0.1 M KI/TEAI的电解液时）的关系转换为C（1 C=211 mA g?1）。特别是，当电解液含有0.1 M KI/TEAI时，电极中的碘负载约为0.76 mg（60μL）。使用LAND-CT2001A恒流充放电测试仪对电池进行恒流充放电特性测试（电压范围为0.6-1.6 V（vs.Zn2+/Zn））。根据电解液中碘的含量计算电池比容量。在CHI660E电化学站上进行了循环伏安（CV）曲线测定。

软包电池的制备：用Ti箔从水面捞出OA/C薄膜，作为正极。以锌箔作为负极，滤纸作为隔膜，1 M ZnSO4溶液（含0.1 M KI，200μL）作为电解液。之后，将该电池（1 cm×7 cm）用两片玻璃盖住，并用透明真空袋封装。

图1.受磷脂双分子层启发的ZIBs两性LB膜制备示意图

图1展示了制备LB膜的过程示意图。具有亲水“头”和疏水“尾“的分子在水表面上平滑扩散，形成Langmuir膜。这些分子中的一种是磷脂，可以自组装成双层结构（称为磷脂双层），在细胞膜中起着关键作用。LB膜通过将Langmuir膜从空气/水界面转移到固体基底上得到。研究人员利用油胺（OA）在水表面上的自扩散行为形成近似固体的Langmuir膜，以高效制备ZIBs正极。混合物滴入去离子水中后，在1 min内迅速形成均匀的Langmuir膜，并使用碳纸收集形成的LB膜。

【结论】

综上所述，研究人员成功地开发了一种新型的ZIBs正极，其基于OA/C在水面上的自发扩散形成的两性LB膜。这种方法大大简化了正极的制备过程，制备时间不到1 min。重要的是，开发的正极由于以下几个因素可以形成稳定的可逆碘吸收层：1.OA中的-NH2基团可以有效地吸附碘物种。2.OA的不溶性性质可以防止吸附在OA层中的碘物种在水中溶解，避免碘物种的损失。3.[OA*I+]I3-产生的电荷转移复合物与OA层的准固体性质相结合，促进了碘物种在正极内的高流动性和均匀分布，从而实现快速的碘还原。因此，制备的ZIBs在2000次循环后表现出显著的循环稳定性，容量保持率为75.3%。这项工作为低成本、简便地制备高性能碘正极开辟了一条新的途径。