Functionally Segregated Ion Regulation Enables Dual Confinement Effect for Highly Stable Zinc‐Iodine Batteries

阳极 材料科学 电解质 阴极 电化学 水溶液 化学工程 离子 纳米技术 电极 化学 有机化学 冶金 物理化学 工程类
作者
Xiao Huang,Taisong Pan,Bao Zhang,Jiaqi Wang,Taiqi Hu,An Duan,Sha Luo,Bo Zhao,Ming Li,Yuan Lin,Wei Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/adma.202500500
摘要

Abstract Conventional electrolytes in aqueous zinc‐iodine batteries struggle to suppress the shuttle effect and enhance interfacial stability, resulting in high self‐discharge rate, low areal capacity, and short cycle life. To address these issues, a dual‐confinement hydrogel electrolyte (DCHE) is designed to simultaneously stabilize the iodine cathode and zinc anode at high areal capacities via a functionally segregated ion regulation strategy. As for the cathode, anion‐functional groups in the DCHE repel polyiodides, while cation‐functional groups adsorb those that escape repulsion, thereby reinforcing the suppression of polyiodide migration toward the zinc anode. This dual confinement effect, validated by theoretical simulations and in situ characterization, effectively mitigates the shuttle effect. Additionally, hydrophilic and zincophilic functional groups regulate the hydrogen‐bond network and Zn 2+ flux, strengthening the electrochemical stability of the zinc anode. As a result, a Zn//ZnI 2 cell assembled with DCHE delivers a practical areal capacity of 4.5 mAh cm −2 and achieves a record‐long lifespan exceeding 6000 h with 88.9% capacity retention at 100 mA g −1 . Furthermore, the single‐layer pouch cell exhibits good mechanical stability, retaining 80% of its capacity after 100 cycles of 90° bending. This work highlights the importance of functionally segregated ion regulation in advancing high‐performance aqueous batteries.
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