锌碘（Zn-I2）电池等水基锌基储能装置的蓬勃发展非常适合安全和可持续的储能技术。然而，在可充电水性Zn-I2电池中，聚碘离子的穿梭现象通常会导致碘正极和锌负极造成不可逆的容量损失，从而影响电池的循环寿命。

在此，海南大学田新龙、史晓东、王志同等人将木质素的重要衍生物木质素磺酸钠(LS)作为一种新型粘结剂用于制备碘负载正极。

研究显示，由于-SO3Na基团的存在，LS分子的静电势中同时含有负电区和正电区，分别倾向于通过静电排斥作用和静电引力作用来阻断多碘化物的穿梭行为和吸附多碘化物。同时，LS分子对连续自由基反应的吉布斯自由能更负，对碘物种的吸附能更强，表现出快速的碘转化反应动力学，有效抑制了碘的溶解行为。

结果显示，基于LS粘结剂的ZIBs在0.1 A g-1下经过400次循环后具有153.6 mAh g-1的高容量，在0.5 A g-1下(50°C)经过500次循环后具有152.8 mAh g-1的可逆容量，并且在5 A g-1下具有12000次循环的持久循环稳定性。

图1. LS/DL粘结剂结构表征

总之，该工作利用磺化木质素粘结剂有效克服了碘正极中活性碘溶解以及多碘化物穿梭效应。研究显示，—SO₃Na基团被确认为保障锌碘电池（ZIBs）长期循环稳定性的活性位点。

DFT计算显示，木质素磺酸钠（LS）分子对碘物种具有更强的吸附能，且在碘的氧化还原反应中具有更低的吉布斯自由能，这有利于抑制碘的溶解行为并促进碘转化反应动力学。

同时，LS分子呈现出正负静电势区域，分别有助于通过静电引力效应吸附碘物种，并通过静电斥力效应阻碍多碘化物的穿梭。基于此，匹配LS粘结剂的锌碘电池表现出优异电池性能。因此，该工作为新型粘合剂的合理设计提供了新思路并推动了 ZIBs 的实际应用。

图2. 电池性能

Sulfonated Lignin Binder Blocks Active Iodine Dissolution and Polyiodide Shuttle Toward Durable Zinc-Iodine Batteries,Advanced Energy Materials2024 DOI: 10.1002/aenm.202404814