Urea Chelation of I+ for High-Voltage Aqueous Zinc–Iodine Batteries

水溶液 化学 电化学 电解质 歧化 无机化学 尿素 螯合作用 电极 物理化学 有机化学 催化作用
作者
Cuicui Li,Haocheng Li,Xiuyun Ren,Liang Hu,Jiaojiao Deng,Jinhan Mo,Xiaoqi Sun,Guohua Chen,Xiaoliang Yu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c14451
摘要

The multielectron conversion electrochemistry of I–/I0/I+ enables high specific capacity and voltage in zinc–iodine batteries. Unfortunately, the I+ ions are thermodynamically unstable and are highly susceptible to hydrolysis. Current endeavors primarily focus on exploring interhalogen chemistry to activate the I0/I+ couple. However, the practical working voltage is below the theoretical level. In this study, the I0/I+ redox couple is fully activated, and I+ is efficiently stabilized by a chelation agent of cost-effective urea in the conventional aqueous electrolyte. A record-high plateau voltage of 1.8 V vs Zn/Zn2+ has been realized. Theoretical calculations combined with spectroscopy studies and electrochemical tests reveal that the coordination between the electron-deficient I+ and the electron-rich O and N atoms in urea molecules is thermodynamically favorable for I0/I+ conversion and inhibits the self-disproportionation of I+, which in turn promotes rapid kinetics and excellent reversibility of I0/I+. Moreover, urea decreases the water activity in the electrolyte by forming hydrogen bonds to further suppress the hydrolysis of I+. Accordingly, a high specific capacity of 419 mAh g–1 is delivered at 1C, and 147 mAh g–1 capacity is retained after 10,000 cycles at 5C. This work offers effective insights into formulating halogen-free electrolytes for high-performance aqueous zinc–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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
able完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
曾无忧发布了新的文献求助10
1秒前
拉长的火腿肠完成签到,获得积分10
1秒前
fate0325发布了新的文献求助10
1秒前
小二郎应助rong采纳,获得10
2秒前
孤独梦安完成签到 ,获得积分10
2秒前
zhuyouwang发布了新的文献求助10
2秒前
13068957428完成签到,获得积分10
2秒前
下文献应助花椒采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
Tomyyh完成签到,获得积分10
3秒前
小六发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
顺利汉堡完成签到 ,获得积分10
6秒前
StudyJW完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
eatme完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
轻松无剑发布了新的文献求助30
7秒前
8秒前
8秒前
asdfg关注了科研通微信公众号
9秒前
爆米花应助Shi采纳,获得10
9秒前
9秒前
wxq完成签到,获得积分20
9秒前
chenqiumu应助称心的板栗采纳,获得30
10秒前
10秒前
hetao286发布了新的文献求助10
10秒前
Millian完成签到 ,获得积分10
10秒前
StudyJW发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
59完成签到,获得积分10
10秒前
打打应助去哪儿看海采纳,获得10
11秒前
可靠幻然完成签到 ,获得积分10
11秒前
11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
Fermented Coffee Market 2000
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 500
A Manual for the Identification of Plant Seeds and Fruits : Second revised edition 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 340
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5260929
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4422163
关于积分的说明 13765353
捐赠科研通 4296568
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2357408
邀请新用户注册赠送积分活动 1353709
关于科研通互助平台的介绍 1314957