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?哈工大黃燕/于淼A(chǔ)FM：循環(huán)23萬次！超穩(wěn)定高倍率水系Zn||I2電池！

高倍率耐受性和長循環(huán)壽命是市場對儲能設(shè)備的關(guān)鍵要求，也是開發(fā)可充水系電池的主要挑戰(zhàn)之一。

圖1.?材料合成及表征

哈爾濱工業(yè)大學黃燕、于淼等首次報告了一種以過渡金屬硼化物（MBene）為I₂宿主的水系Zn||I₂電池，該電池具有高倍率和超長的循環(huán)壽命。具體而言，這項工作成功合成了層狀的Mo_4/3B₂T₂ MBene（其中”T “表示-O、-OH和-F端接），并通過簡便的方法在MBene中引入了均勻的面內(nèi)有序金屬空位。

研究顯示，Mo_4/3B₂T₂的有序金屬空位不僅能調(diào)節(jié)骨架中的電分布，有利于極性碘離子的吸附，還能作為納米反應器固定非極性碘物種。此外，Mo_4/3B₂T₂@I₂正極適當?shù)碾娮訉щ娦阅苓€能對絕緣的I₂進行補救，以實現(xiàn)快速反應動力學。實驗證明了正極中I^–/I⁰的一步轉(zhuǎn)換，而不會產(chǎn)生I₃^–離子，密度泛函理論（DFT）計算也證實了這一點。

圖2.?Mo_4/3B₂T₂正極的電化學性能

因此，利用MBene作為I₂宿主，在25 A g^-1的條件下，經(jīng)過230000次循環(huán)后，放電容量達到106.8 mAh g^-1（每10000次循環(huán)的衰減率低至0.68%）；即使在高達100 A g^-1的電流條件下，放電容量也能達到80 mAh g^-1。在如此大的比電流下，電池的超長壽命和高容量以及高倍率耐受性都遠遠超過了以往報道過的所有水系Zn||I₂電池。

作為MBene在I₂正極的首次應用，這項研究為大幅提高Zn||I₂電池的倍率性能和循環(huán)壽命開辟了一條新途徑，并可能為制備具有更高的耐用性和動力學性能的其他鹵化物或硫電極電池提供新思路。

圖3.?Mo_4/3B₂T₂中的碘轉(zhuǎn)化機制

Ultralong Cycle Life and High Rate of Zn‖I2 Battery Enabled by MBene-Hosted I2 Cathode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310294

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