Dual‐Enhanced Iodine Confinement and Conversion of Single‐Atom Mn‐N 3 ‐C Catalyst for Long‐life Electrolytic Zn‐I 2 Batteries

材料科学 电解质 化学工程 催化作用 阴极 介孔材料 吸附 储能 电池(电) 多孔性 水溶液 无机化学 纳米技术 电极 能量转换 经济短缺 能量转换效率 碳纤维
作者
Dedong Jia,Zelong Shen,Hua Tan,Kun Zheng,Mingming Tao,Hongqiang Li,Yaohui Lv,Yuanhua Sang,Lianbo Ma,Weijia Zhou,Xiaojun He
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (7) 被引量:9
标识
DOI:10.1002/aenm.202505589
摘要

ABSTRACT Aqueous zinc‐iodine (Zn‐I 2 ) batteries are gaining increasing attention because of their environmental friendliness, high capacity, and cost‐effectiveness. The performance of Zn‐I 2 batteries is generally limited by the polyiodide shuttle effect and sluggish conversion kinetics. In this study, a highly efficient catalyst of single‐atom Mn anchored into energetic MOFs (MET‐6) derived porous carbon matrix (SAMn‐N 3 ‐C) is developed for a stable electrolyte Zn‐I 2 battery. The rich mesoporous structure offers ample space for electrolyte (KI) infiltration and abundant sites for physical adsorption toward iodine species. Simultaneously, the atomically dispersed SAMn‐N 3 catalytic sites not only enable strong chemical combination to suppress the shuttle effect of polyiodides, but also reduce the activation energy of the I − /I 2 conversion to accelerate kinetics. Consequently, the prototypical Zn‐I 2 battery equipped with SAMn‐N 3 ‐C cathode delivers a high discharge capacity of 336.2 mAh g −1 at 1 A g −1 and exceptional cycling stability with 95.7% capacity retention after 50 000 cycles at 20 A g −1 . Moreover, the assembled Zn‐I 2 soft‐pack cell achieves an areal capacity of 25.6 mAh and stable operation for 100 times. This work demonstrates a hybrid strategy to design ideal iodine hosts with dual‐enhanced iodine confinement and conversion, facilitating the practical application of Zn‐I 2 batteries.
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