Unlocking Durable and Sustainable Zinc‐Iodine Batteries via Molecularly Engineered Polyiodide Reservoirs

材料科学 阴极 重新使用 化学工程 共价键 纳米技术 溶解度 化学 废物管理 有机化学 工程类 冶金 物理化学
作者
Leiqian Zhang,Ke Luo,Jiaming Gong,Yazhou Zhou,Hele Guo,Yi Yu,Guanjie He,Jean‐François Gohy,Ivan P. Parkin,Johan Hofkens,Qing He,Tianxi Liu,Kläus Müllen,Feili Lai
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:6
标识
DOI:10.1002/anie.202506822
摘要

Zinc‐iodine batteries (ZIBs) are promising candidates for safe and sustainable energy storage but are hindered by polyiodide shuttling, leading to rapid capacity decay and limited cyclability. In this work, we propose a “polyiodide reservoirs” concept, utilizing iodophilic covalent organic cages to confine polyiodide through multiple noncovalent interactions. By precisely engineering the nitrogen‐active site densities around three‐dimensional cavities, these cages evolve from open to near‐enclosed structure, achieving molecular‐level polyiodide entrapment. The optimized superphane cage (18 N‐active sites) enables a ZIB with 90.1% capacity retention after 4000 cycles at 5 C, even under extreme conditions (58.9 wt% iodine content within the cage and an iodine area loading of 3.7 mg cm−2 in the cathode). Importantly, the cage’s solubility‐driven regeneration capability retains 85.4% initial capacity over three reuse cycles without stability compromise. This work establishes covalent organic superphanes as a transformative platform for long‐life ZIBs, offering a dual solution to shuttle suppression and electrode sustainability through structural confinement and dynamic recyclability.
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