由于具有高比容量，四电子转移的水系锌碘电池在大规模储能方面具有重要意义。
然而，由于传统水系电解液的冰点限制以及反应动力学迟缓，在零下温度下实现四电子转移机制仍然是一个挑战。
基于此，2025年3月16日，厦门大学杨阳等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《SiO2 Nanoparticles-Induced Anti-Freezing Hydrogel Electrolyte Enables Zn-I2 Batteries with Complete and Reversible Four-Electron-Transfer Mechanisms at Low Temperatures》的研究论文。
在此，作者开发了一种抗冻水凝胶电解质（HC-SiO₂），通过高浓度电解液（1 mol Zn(OAc)₂ + 21 mol LiCl，简称HC）与二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒的自发凝胶化制备而成，从而实现了准固态锌碘电池在低温下的完全可逆四电子转移过程。
分散的SiO₂纳米颗粒与负离子之间的丰富相互作用扩大了离子对之间的距离，减少了紧密离子对的形成，并降低了冰点（-60.7°C）。
此外，准固态水凝胶电解质结合了降低水活度和破坏氢键网络的优点，有效抑制了I⁺的水解，同时抑制了冰晶的形成。
此外，使用低浓度的Zn(OAc)₂与高浓度的LiCl相结合，通过减少传统基于ZnCl₂的浓电解液中的强离子相互作用，增加了自由Cl⁻的可用性，从而提高了I₂/I⁺转化的反应动力学。
得益于对离子相互作用、水活度和Cl⁻活度的协同调控，HC-SiO₂水凝胶在-20°C下实现了490.9 mAh g⁻¹的高容量，并且具有超过11000次循环的持久寿命。
这些发现为推进实用型低温锌碘电池的发展提供了宝贵的见解。
SiO2 Nanoparticles-Induced Anti-Freezing Hydrogel Electrolyte Enables Zn-I2 Batteries with Complete and Reversible Four-Electron-Transfer Mechanisms at Low Temperatures,Angew. Chem. Int. Ed.,2025.https://doi.org/10.1002/anie.202502005
