基于Cl0-Cl-氧化还原反应（CLRR）的氯基电池在高性能储能领域具有广阔的应用前景。 然而，CLRR较差的气液转换特性和CL固定能力会导致Cl2泄漏，降低电池的可逆性，增加安全风险。 基于此，香港城市大学池俊毅教授及助理教授李楠（通讯作者）硒基有机分子二苯二烯（Di-PH-SE）作为CL锚定剂的共同使用，通过硫卤配位化学实现了原子级Cl固定化，从而产生了具有超低Cl2发射和显著高放电电压（187 vvs zn2+/zn）。Cl固定（两个氧化的Cl0锚定在单个pH-Se上）的升高和Se的多价态转换促进了六电子转换过程，导致放电容量显著增加，达到507 mAh·g-1，平均电压为151 V，库仑效率高达 993%，能量密度高达665 Wh·kg-1。 基于电极优异的可逆性，该电极表现出良好的倍率性能（5 a·g-1时为205 mAh·g-1）和循环性能（500次循环后容量保持率为77）。3%）。此外，这款软包电池的平均容量高达 687 mAh·cm-2，并具有非凡的自放电性能，显示出巨大的实际应用潜力。 本研究通过硫-卤配位化学为硒电极和氯电极之间提供了新的思路，为开发具有卤素氧化还原反应的可逆高效电池提供了新思路。 氯氧化还原反应（CLRR）具有反应电位高、理论重量容量好、传质快、Cl自然丰度高等优点，在先进电化学储能系统中具有广阔的应用前景。 1884 年，基于 Cl2 的电池的早期原型首次被提出为 ZN Cl2 电池系统。 然而，在过去的几十年里，CLRR电极的发展一直受到阻碍，主要是由于基于CL2的电池的可逆性差和严重的CL2泄漏。 因此，提高CL固定性是制造可逆环保型CL2电池的必要条件。 Cl2在碳基材料上的物理吸附虽然可以在一定程度上延缓有毒Cl2气体的释放，但不能完全消除Cl2的析出，从而降低Clrr的库仑效率（CE）。 **导读
图1基于配位化学的独特Cl锚固剂的高效固定Cl的开发策略。 如图所示，在这些IV、V、VI原子中，硒（Se）和Cl原子可以形成Se-Cl共价键，键长接近Cl-Cl共价键。 这表明Cl-Se键的结合能接近Cl-Cl键的结合能。 此外，Se-Cl键可以输出与Cl-Cl键相当的高电压，使SE成为一种很有前途的高性能Cl0锚固剂。 特别是，硒的内在价多样性有利于充放电过程中的氧化还原动力学。 
图2二氢氧化还原电极与氯氧化还原反应的电化学性能。 为了摆脱单质硒电极的严重容量衰减，作者探索了一种以氯基为CL锚定剂的有机分子，预计该分子将表现出比单质氯更优越的循环稳定性。 选择与硫族化物原子（S、Se或Te）连接的二苯基有机分子作为CLRR的锚定剂，分别表示为Di-Ph-S、Di-Ph-Se和Di-Ph-Te。 然后，作者使用拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）来表征活性物质。 结果表明，有机Di-Ph-S Sete TE分子在制备的有机电极中结合良好。 原则上，归一化的有机硫离子可以与Cl载流子配位，实现Cl的原子级吸附。 然后，作者将工作电压提高到20 V 触发 ZN Di-PH-S SETE 电池中的 CLRR。 正如预期的那样，在所有细胞中都检测到了对应于CLRR的新氧化还原峰。 值得注意的是，Zn Di-Ph-SE电池的CLRR阳极峰（178 V）比其他两个电池更尖锐，表明与Di-Ph-S和Di-Ph-Te电极相比，Di-Ph-Se电极对CLRR具有更高的促进效率。GCD曲线进一步证实了这一结果，在Zn Di-Ph-Se电池中检测到一个长而扁平的CLRR平台（187 V），放电容量高达509 mAh·g-1。为了确认Di-PH-S SETE电极的CL固定效率，使用原位气态Cl2分析监测充电过程（20 V 恒压充电 3 小时）CL2 的生成。对于 Di-Ph-S 和 Di-Ph-Te 电极，在 2在 0 V 下检测到高于 45 ppm 的 Cl2，而对于 Di-Ph-SE 电极，在整个 3 小时充电期间仅记录了少量 Cl2 （20 V 时为 74 ppm)。可以看出，Di-Ph-SE电极可以有效捕获氧化的Cl0，显著减少气态Cl2的形成，这对于提高CLRR电池的可逆性至关重要。 值得注意的是，ZN Di-PH-SE电池在循环100次后可逆容量保持在423 mAh·g-1，具有834% 高容量保持率和 96CE高5%以上。 这种良好的循环性能优于大多数报道的CLRR电极，这可能是由于二苯基骨架的高结构稳定性以及Se原子对Cl的有效固定。
图3Di-Ph-SE电极的转变过程和Cl锚定机理. 为了研究Di-PH-SE正极的氧化还原过程，作者首先使用了不同充放电状态下的非原位XPS。 简单地说，出院时，在 55在 1 EV 处检测到 SE 3D 的新峰值，表明从 （PH-SE）0 转变为 （PH-SE）-1。 充电期间（充电至 14 V），pH-Se）-1 峰消失，表明从 （pH-Se）0 到 （pH-Se）-1 的可逆转变。此外，作者还研究了Cl2P的XPS谱图，以进一步验证Di-Ph-Se与Cl的相互作用模式。 充电至1后9 V 和 2在0 V时，Cl2p峰值分别移至2023 EV 和 2005 EV，Cl2p峰为离子Cl-（200.）1 EV 和 1989 EV），表明Cl-氧化生成有机Cl0. 作者进一步进行了原位拉曼表征，以揭示氧化还原过程的产物。 ZN Di-PH-SE 电池在 05 A·G-1表明，在放电过程（A，B，C）结束后，在257 cm-1（C点）处出现了一个新的峰，这可能是由于（ph-se）-的形成，这与（ph-se）0峰在243 cm-1（A点）不同。当Zn Di-Ph-Se电池充电时，（ph-Se）-峰的下降和（Ph-Se）0的重新出现表明从（Ph-Se）-到（Ph-Se）0的可逆转变。 当充电电压增加到 1在8 V（点I）处，在195 cm-1处检测到一个新的峰，这是由氧化产物（pH-Se）3+引起的。 结合电化学和光谱结果，作者推断出I-PH-SE的氧化还原转化可能通过与氧化的CL形成可逆价键来潜在地促进CLRR的可逆性，从而增强CLRR的固定性。 密度泛函理论（DFT）模拟进一步证实了上述结论。 
图4ZN Di-PH-SE电池与氯氧化还原反应的电化学性能. 接下来，作者重点研究了采用CLRR设计的Zn Di-Ph-SE电池的反应动力学。 随着扫描速率的增加，CV曲线显示电化学极化较弱，且有轻微的峰值偏移，表明Di-Ph-SE在电化学过程中的转换动力学较快。 这可能归因于小分子的性质，它可以适应离子在电极中的快速扩散，以及Cl-和Cl0之间固有的快速转变动力学。 GCD曲线显示，Di-PH-SE电极的容量为441 mAh·g-1，CE高达99%。 在 187 V 和 1在44 V下观察到两个不同的平台，归因于Cl0 CL-转化和（ph-Se）3+（pH-Se）0转化。 值得一提的是，得益于 Di-Ph-Se 电极升压 CLRR 和由此产生的扁平放电平台，ZN Di-Ph-Se 电池的输出能量密度高达 665 Wh·kg-1（基于活性材料计算），平均输出电压为 151 V，远高于其他报道的ZIBS阴极。 此外，通过GCD曲线评估了Zn Di-PH-SE电池在不同电流密度下的倍率性能，逐渐降低到05 A·g-1，容量已基本恢复到原来的值。 不同电流密度下Cl和Se的电容贡献计算结果表明，随着电流密度的增加，Cl的电容贡献逐渐减小，Se的电容贡献逐渐增加。 即使在5 a·g-1的高电流密度下，Cl的转化反应仍占总容量的181%，表明Cl在Di-Ph-Se电极中的有效固定以及该有机电极结构的快速反应动力学。 
图5评估锌二PH-SE电池的稳定性和实用性。 为了评估这种ZN Di-PH-SE电池的长期稳定性，作者收集了3 A·G-1。500 次循环后，可逆容量保持在 2162 mAh·g-1，容量保持率高达773%。与其他已报道的CL基电池的CE和循环寿命相比，作者设计的ZN Di-PH-SE电池的循环稳定性显著提高，CE较高（991%））循环寿命长，表明Di-Ph-SE电极具有优越的CL锚固性能，在电池中实现了优异的循环稳定性，容量保持率为612%（180 次循环后为 106 mAh）。 此外，软包电池提供 687 mAh·cm-2的高面容量超过了之前报道的所有ZIBS，表明所开发的ZN Di-PH-SE电池具有巨大的实际应用潜力。 此外，转换后的ZN Di-PH-SE电池具有优异的自放电性能和较低的自放电率，静置5天后电池的容量仍保持在725%左右，平均放电电压为12 V、Di-Ph-Se 阴极具有高效的 CL 锚固，具有出色的稳定性。 chen, z., hou, y., wang, y., wei, z., chen, a., li, p., huang, z., li, n., zhi, c., selenium-anchored chlorine redox chemistry in aqueous zinc dual-ion batteries.adv. mater