Synergistic Anion-Mediated Conversion and Single-Atom Catalysis Enable Fast and Reversible Iodine Redox Kinetics

动力学 化学 氧化还原 电催化剂 催化作用 电解质 电池(电) 化学动力学 化学工程 纳米技术 电化学 水溶液 组合化学 无机化学 阳极 碘 能量转换效率 电极 反应机理 储能 能量转换
作者
X H Xu,Rui Huo,Zihuan Tang,Yu Liu,Jianguo Sun,Y J Zhang,Shunchang Xue,Zhi Chang,Paul Kim-Ho Chu,Jijian Xu,Kaifu Huo
出处
期刊: [American Chemical Society]
卷期号:2 (7): 1572-1582 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acselectrochem.6c00132
摘要

Aqueous Zinc–iodine (Zn–I2) battery represents a promising candidate for large-scale energy storage due to its inherent safety and high theoretical capacity. Its deployment, however, is hampered by the sluggish multi-step iodine conversion kinetics and polyiodide shuttling. While prevailing electrocatalytic strategies are effective at enhancing the redox kinetics of the isolated iodine conversion step, they fail to overcome the overall sluggish reaction kinetics of Zn–I2 batteries. Herein, a dual-pathway strategy is proposed to holistically enhance Zn–I2 battery performance by synergistically combining anionic chemical mediation via a KI-rich electrolyte with single-atom Zn–N4 electrocatalysis in a carbon host. We demonstrate that the anionic chemical mediation efficiently drives the I5–/I3– conversion (I5– + KI → I3–), while the Zn–N4 sites selectively electrocatalyze the I3– to I– reduction. This synergistic mechanism collectively enhances the overall kinetics of I5–/I3–/I– conversion cascade, suppresses the polyiodide shuttle, and increases the utilization of active iodine. The resulting Zn–I2 battery achieves exceptional performance, including a high specific capacity of 154 mAh g–1, ultra-long cycle ability over 30,000 cycles, and a low self-discharge rate of 5.5% after 24 h. Moreover, flexible pouch batteries can retain 81.2% capacity over 1000 cycles and maintain stable voltage under cutting and bending. This work presents a synergistic paradigm for enhancing multi-step conversion kinetics, providing new insights into the design of efficient metal–iodine batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
1秒前
2秒前
朝晖夕阴发布了新的文献求助10
2秒前
music完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
滴滴答答发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
单纯易真发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
拉长的书兰完成签到 ,获得积分10
5秒前
天生万物以养人完成签到,获得积分20
5秒前
ZY发布了新的文献求助10
5秒前
Quizen发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
WWW发布了新的文献求助10
6秒前
烟花的应助被飘逸的大雁采纳,获得10
6秒前
抱抱熊完成签到 ,获得积分10
6秒前
CNSSCI发布了新的文献求助10
7秒前
科研人完成签到,获得积分10
7秒前
louge发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
JWHDS完成签到,获得积分10
9秒前
无敌发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
哈基米发布了新的文献求助30
10秒前
lvyuan完成签到,获得积分10
10秒前
wzh发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
脆条完成签到 ,获得积分10
12秒前
脑洞疼的应助被okisseven7采纳,获得10
12秒前
Owen的应助被南北采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8117810
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9523404
关于积分的说明 21544900
捐赠科研通 7696468
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3414347
关于科研通互助平台的介绍 2540456
邀请新用户注册赠送积分活动 2454372