電池：ヨウ素の4電子変換のための非ハロゲン水系電解質

水系金属–ヨウ素電池においてヨウ素の可逆的な4電子レドックス（酸化還元）化学を利用することは、高エネルギーの水系エネルギー貯蔵に向けた有望な経路となる。しかし、この手法は従来、反応性の高い超原子価ヨウ素カチオンをハロゲン間錯体形成によって安定化するために、高濃度の腐食性ハロゲン含有電解質に依存してきた。今回我々は、アニオン化学を利用して界面微小環境と分子間相互作用を調整する、コスモトロピックアニオン–極性アニオン–求核種（Nuc）電解質の枠組みを提示し、これによってハロゲンを含まない水系電解質においてヨウ素の可逆的な4電子変換を可能にしたことを報告する。極性アニオンが、水に乏しくアニオンに富む界面微小環境を形成するのに対し、コスモトロピックアニオンは、水–Nuc相互作用を調節して、Nuc–I⁺–Nucハロゲン結合を介した超原子価ヨウ素カチオンの安定化に対するNucの利用可能性を増大させる。この電解質の枠組みは、さまざまなNucについて、水系Zn–I₂電池と水系Al–I₂電池の両方において確認された。今回の知見は、従来のハロゲン間安定化の枠を超えて独自の電解質化学の枠組みを確立するもので、水系環境におけるヨウ素の可逆的な多電子化学について機構上の転換を示している。

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