Dynamic Interhalogen Coupling Engineered by Multifunctional Ionic Liquid for High‐Energy Aqueous Zn‐I 2 Batteries

材料科学 离子液体 氧化剂 阴极 水溶液 联轴节(管道) 纳米技术 溴化物 氧化还原 储能 离子键合 电化学 电极 电池(电) 化学工程 法拉第效率 无机化学
作者
Xuanrui Huang,Shunshun Zhao,Sinian Yang,Xinwei Wang,Lili Liu,Shimou Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (14) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adfm.202519437
摘要

Abstract Aqueous Zn‐I 2 batteries are promising for sustainable energy storage, exhibit excellent safety, low cost, and high energy density. However, their practical application is limited by the two‐electron I − /I⁰ redox reaction and the severe shuttle effect of polyiodide species. Here, a multifunctional ionic liquid, 1‐butyl‐3‐methylimidazolium bromide (BmimBr), is introduced to establish a dynamic interhalogen coupling between iodine and bromine species, which enables a six‐electron transfer pathway involving I − /I⁰/I⁺ and Br − /Br⁰. In situ characterizations and theoretical calculations show that Br − acts as a dynamic mediator, forming an [IBr 2 ] − intermediate with iodine. This significantly lowers the energy barrier for oxidizing I⁰ to I⁺, thereby contributing additional capacity and accelerating kinetics. Simultaneously, Bmim⁺ provides dual interfacial functions: confining polyiodides at the cathode to suppress shuttling, and forming a protective layer on the zinc anode, which reduces interfacial water, inhibits dendrite growth and side reactions. Leveraging this synergistic design, the Zn‐I 2 battery achieves a high specific capacity of 511 mAh g −1 at 1 A g −1 and retains 90.22% of its capacity after 30 000 cycles at 10 A g −1 . The dynamic interhalogen coupling strategy offers a novel route to activate multielectron reactions and stabilize electrode interfaces in Zn‐I 2 batteries.
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