Iodide Perovskites Leveraging Ionic Liquid Electrolytes Activate I + /I 0 /I − Four‐Electron Redox for Long‐Life and High‐Voltage Aluminum/Iodine Batteries

氧化还原 材料科学 阴极 钙钛矿(结构) 离子液体 电解质 碘化物 化学工程 阳极 无机化学 离子键合 储能 锂(药物) 电极 催化作用 卤素 快离子导体 降级(电信) 限制 金属 限制电流 电化学 纳米技术 铂金
作者
Xin Fu,P. Liu,Xueru Wang,Yanfu Tong,Yiting Li,Xuejin Li,Tonghui Cai,Yongpeng Cui,Zifeng Yan,Lianming Zhao,Wei Xing
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (33) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202531085
摘要

ABSTRACT The multi‐electron transfer capability of iodine renders it a promising conversion‐type cathode for aluminum‐ion batteries. However, conventional aluminum/iodine (Al/I 2 ) batteries typically operate via the I 0 (or I 3 − )/I − redox couple at low voltages, leaving the high‐potential I + /I 0 redox largely unexplored and limiting both capacity and energy density. Herein, we develop high‐performance Al/I 2 batteries by employing iodine‐rich 1D perovskite cathodes that leverage the thermodynamically favorable ionic liquid electrolyte environment to achieve a four‐electron I + /I 0 /I − redox process. These perovskite cathodes lower the reaction barrier for I + /I 0 conversion and suppress the shuttle effect of iodine species through hydrogen bonding and halogen bonding interactions, ensuring cycling stability and a stable environment for four‐electron transfer reaction. The I + formed can be effectively stabilized by AlCl 4 − , further accelerating the reaction kinetics. Through organic and metal cation engineering to modulate bonding interactions and electronic properties, the benzamidinium and Bi 3+ ‐based perovskite (PFABiI 4 ) cathode achieves a high specific capacity of 311.2 mAh g −1 I at 0.2 A g −1 and exceptional cycling stability, with a capacity decay rate of only 0.0056% per cycle over 8000 cycles at 2 A g −1 . This work opens an avenue for designing high‐voltage, high‐energy‐density, and long‐cycle‐life Al/I 2 batteries.
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