近日，厦门大学赵金保教授、杨阳副教授团队在《Energy & Environmental Science 》上发表了题为“Lotus seedpod-inspired electrocatalytic interlayer synthesized via ultrafast Joule heat treatment: overcoming polyiodide shuttle and enhancing redox kinetics in high-areal-capacity aqueous zinc-iodine batteries”的论文，通过焦耳热UHT技术制备仿莲蓬结构的Fe-Ni@ACC中间层，结合纳米孔洞的物理限域与Fe-Ni合金的催化协同效应，显著抑制多碘化物穿梭并加速反应动力学，使Zn-I₂电池实现4.05 mAh cm⁻²的高面积容量和12,000次超长循环，为高稳定性水系储能体系提供了可规模化制备的解决方案。

1.锌-碘电池的优势与挑战：锌-碘（Zn-I₂）电池凭借其低成本、高安全性和理论能量密度（211 mAh g⁻¹）成为极具潜力的储能技术，但其实际应用受限于多碘化物（I₃⁻/I₅⁻）的溶解（穿梭效应）和碘氧化还原反应动力学缓慢的问题，导致容量衰减和循环寿命不足。

2.现有解决方案的局限性：单原子催化剂（SACs）虽能提升催化活性，但易发生原子团聚且合成工艺复杂；纳米颗粒催化剂虽结构稳定，但催化活性不足，导致碘利用率低（面积容量通常<1 mAh cm⁻²）。这两类材料均难以兼顾高活性与长循环稳定性。

3.该研究创新方向：受莲蓬结构的启发，提出将Fe-Ni合金纳米颗粒嵌入多孔碳基体，通过物理限域与化学催化的协同作用，抑制多碘化物溶解并加速反应动力学，同时采用焦耳加热超高温（UHT）技术实现快速、规模化制备。

1.材料合成与结构设计：以酸处理的活性碳布（ACC）为基底，吸附Fe³⁺和Ni²⁺前驱体，通过焦耳加热UHT技术（1.4秒内升温至1550 K，速率达1107 K/s）实现Fe-Ni合金纳米颗粒（~25 nm）的均匀分散。高温瞬时处理诱导碳纤维表面自发形成纳米孔洞，形成“莲蓬”状结构，纳米颗粒嵌入孔洞内，避免团聚。

2.多尺度结构表征：利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）确认纳米颗粒的嵌入形貌；X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）证实Fe-Ni合金的零价态及固溶体特性；扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）分析揭示Fe-Ni键的配位环境；氮气吸脱附测试（BET）显示材料具有高比表面积（1207 m²/g）和分级多孔结构（微孔-介孔共存）。

3.机理与性能验证：通过原位紫外-可见光谱（UV-Vis）和拉曼光谱（Raman）实时监测多碘化物的转化过程，发现Fe-Ni@ACC可显著抑制I₃⁻/I₅⁻的溶解；密度泛函理论（DFT）计算表明，Fe-Ni合金通过d-p轨道杂化增强对碘物种的吸附，并降低碘还原反应的吉布斯自由能垒（0.27 eV），较单金属Fe（0.28 eV）和Ni（0.41 eV）更具催化优势。

1.卓越的电化学性能：Zn-I₂电池在1 C倍率下实现4.05 mAh cm⁻²的高面积容量，远超文献报道值（<1 mAh cm⁻²）；在20 C高倍率下循环12,000次后容量保持率达85%，库仑效率稳定在99.7%以上，展现了优异的循环稳定性。

2.高效多碘化物抑制与动力学提升：原位光谱显示Fe-Ni@ACC几乎完全消除I₃⁻/I₅⁻的溶解信号；锌负极在循环后表面光滑，腐蚀产物极少，验证了穿梭效应的有效抑制。Tafel斜率（氧化过程180 mV dec⁻¹，还原过程228 mV dec⁻¹）和活化能（35.08 kJ mol⁻¹）显著低于对照组，表明反应动力学显著提升。

3.结构稳定性与协同机制：UHT技术避免了纳米颗粒的团聚，纳米孔洞的物理限域与Fe-Ni合金的化学吸附协同作用，使材料在长循环中保持结构完整性。电荷差分密度和d带中心分析进一步证实，Fe-Ni合金的电子结构优化是催化活性提升的关键。

1.技术创新与应用扩展：“莲蓬”结构设计可拓展至其他多卤素电池体系（如Zn-Br₂或Li-I₂），为高能量密度水系电池的开发提供新思路。此外，该策略在柔性电子器件中具有潜在应用价值。

2.性能优化方向：探索多元合金（如Fe-Ni-Co）的协同效应，或通过非金属掺杂（如N、S）进一步调控碳基体的电子结构，增强对碘物种的吸附能力。同时，优化UHT工艺参数（如升温速率、冷却方式）以提升材料均一性。

3.产业化挑战与解决方案：需验证Fe-Ni@ACC在大面积软包电池中的长期稳定性，并开发低能耗、连续化的UHT制备工艺以降低成本。此外，结合机器学习筛选更高效的合金组分，有望加速材料体系的迭代升级，推动Zn-I₂电池的规模化应用。