具有層狀結構的材料已被廣泛采用為鋅離子電池的離子插層型正極,但受限于氧化還原對的工作電壓。而較高電位的I?/I2轉換則因差可逆性而受到限制。
圖1. 儲能機制以及采用不同電解液的Zn/NVO?PAC電池的CV曲線
中南大學周江、梁叔全等通過在乙二醇(EG)和H2O(體積比為9:1)溶劑中混合3M Zn(CF3SO3)2和0. 1 M ZnI2獲得了一種雙離子(Zn2+,I–)溶液,作為包含NH4V4O10和多孔活性碳(NVO-PAC)正極的電池,以進行連續的Zn2+(脫)插層和I?/I2氧化還原的吸附-解吸。
與水溶液相比,EG通過羥基上氧原子的單齒和雙齒配位參與Zn2+的溶劑化結構,在鋅沉積/剝離過程中調節負極表面。同時,此外,水活性在降低的含量下被直接抑制,從而抑制了NVO中活性成分溶解到電解液中,以及多碘化物之間的自發性副反應。
圖2. 半電池性能
這種優勢支持了雙重機制的可逆性,從而使Zn/NVO-PAC電池表現出理想的放電電壓(0.96V vs. Zn2+/Zn)、低運行損耗(在0.2A g-1的500個循環中,每循環0.032%)和長壽命(在2A g-1下循環2500次)。
因此,深入討論有機物對儲能離子行為的影響,揭示了Zn2+(脫)插層和I?/I2氧化還原與吸附-解吸相對獨立但漸進的雙重機制。鑒于鋅基電池上釩基陰極的廣泛研究,這一策略為引入鹵素氧化還原提供了一個思路,以優化其工作電壓范圍和可逆容量,同時提高電極的穩定性。
圖3. Zn/NVO?PAC電池的電化學性能
Dual mechanism of ion?(de)intercalation and iodine redox towards advanced zinc battery. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00501a
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