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In Situ Synthesis of Cathode Materials for Aqueous High-Rate and Durable Zn–I2 Batteries
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-31 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.2c00608 Qiang Guo 1, 2 , Haozhen Wang 1 , Xiaotong Sun 1, 2 , Ya’nan Yang 1, 2 , Nan Chen 1, 2 , Liangti Qu 3
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-31 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.2c00608 Qiang Guo 1, 2 , Haozhen Wang 1 , Xiaotong Sun 1, 2 , Ya’nan Yang 1, 2 , Nan Chen 1, 2 , Liangti Qu 3
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Rechargeable aqueous zinc–iodine batteries are considered as one of strong contenders for next-generation energy storage systems by virtue of their low cost and high safety. However, the shuttle effect of highly soluble I3– in zinc–iodine batteries leads to a rapid decrease in capacity and Coulomb efficiency during cycling, which seriously hinders their further development and application. Here, we developed an in situ synthesis of an aqueous fast-charging and ultrastable Zn–I2 battery cathode materials composed of mesoporous carbon and I2. Compounding I2 with highly conductive carbon is an effective method to facilitate electron and ion transport and confine polyiodides/I– conversion reaction inside pores, thereby eliminating polyiodides shuttle effect, which greatly improves cycling stability of Zn–I2 batteries. The developed Zn–I2 battery provides a specific capacity of 90 mAh g–1 at 5 A g–1, excellent multiplicative performance, and retains a capacity retention of 80.6% over an ultralong period of 39 000 cycles at 10 A g–1, superior to previously reported Zn–I2 batteries. Furthermore, Zn–I2 pouch cell retained 89% capacity retention over 1000 cycles at 0.5 A g–1. This work undoubtedly sets a precedent for ultralong cycle life Zn–I2 battery cathode materials and provides an important solution and pathway for the assembly of I2-based materials suitable for high-performance aqueous energy technologies.
中文翻译：
用于水系高倍率和耐用 Zn-I2 电池的阴极材料的原位合成
可充电水系锌碘电池凭借其低成本和高安全性被认为是下一代储能系统的有力竞争者之一。然而，高溶解性I 3 -在锌碘电池中的穿梭效应导致循环过程中容量和库仑效率迅速下降，严重阻碍了其进一步的开发和应用。在这里，我们开发了一种由介孔碳和 I 2组成的水性快速充电和超稳定 Zn-I 2电池正极材料的原位合成。将 I 2与高导电性碳复合是促进电子和离子传输并限制多碘化物/I的有效方法-孔内发生转化反应，从而消除多碘化物穿梭效应，大大提高了Zn-I 2电池的循环稳定性。所开发的 Zn–I 2电池在 5 A g –1下提供 90 mAh g –1的比容量，具有优异的倍增性能，并在 10 A g –1下在 39 000 次超长周期内保持 80.6% 的容量保持率，优于先前报道的 Zn-I 2电池。此外，Zn-I 2软包电池在 0.5 A g -1的 1000 次循环中保持 89% 的容量保持率。这项工作无疑开创了超长循环寿命 Zn–I 2的先河电池正极材料，并为适用于高性能水性能源技术的 I 2基材料的组装提供了重要的解决方案和途径。
更新日期：2022-08-31
中文翻译：
用于水系高倍率和耐用 Zn-I2 电池的阴极材料的原位合成
可充电水系锌碘电池凭借其低成本和高安全性被认为是下一代储能系统的有力竞争者之一。然而，高溶解性I 3 -在锌碘电池中的穿梭效应导致循环过程中容量和库仑效率迅速下降，严重阻碍了其进一步的开发和应用。在这里，我们开发了一种由介孔碳和 I 2组成的水性快速充电和超稳定 Zn-I 2电池正极材料的原位合成。将 I 2与高导电性碳复合是促进电子和离子传输并限制多碘化物/I的有效方法-孔内发生转化反应，从而消除多碘化物穿梭效应，大大提高了Zn-I 2电池的循环稳定性。所开发的 Zn–I 2电池在 5 A g –1下提供 90 mAh g –1的比容量，具有优异的倍增性能，并在 10 A g –1下在 39 000 次超长周期内保持 80.6% 的容量保持率，优于先前报道的 Zn-I 2电池。此外，Zn-I 2软包电池在 0.5 A g -1的 1000 次循环中保持 89% 的容量保持率。这项工作无疑开创了超长循环寿命 Zn–I 2的先河电池正极材料，并为适用于高性能水性能源技术的 I 2基材料的组装提供了重要的解决方案和途径。
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