An Integrated Tandem‐Structured Separator Enables Dual‐Enhanced Stable Interfaces for Long‐Cycle‐Life and High‐Areal‐Capacity Aqueous Zinc–Iodine Batteries

串联 分离器(采油) 水溶液 对偶(语法数字) 材料科学 化学 复合材料 冶金 有机化学 热力学 物理 文学类 艺术
作者
Siyang Li,Chenxi Sun,Minghao Zhang,Rong Tang,Minghui Chen,Weiwei Meng,Jin Yang,Yuanhong Kang,Zeheng Lv,Jinbao Zhao,Yang Yang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (33): e202506849-e202506849 被引量:12
标识
DOI:10.1002/anie.202506849
摘要

Aqueous zinc-iodine batteries (AZIBs) hold great promise for next-generation energy storage technologies due to their inherent safety, cost-effectiveness, and environmental friendliness. However, unstable interfacial chemistry manifested as polyiodide formation and accumulation at the cathode, alongside dendrite growth and hydrogen evolution reaction (HER) at the anode results in capacity loss. Moreover, polyiodide migration toward the anode further triggers severe Zn corrosion, exacerbating interfacial instability. Herein, we design an integrated tandem-structured separator comprising an In2O3-SiO2 (ISO) layer with a buffer-release-repair mechanism and a polyiodide adsorption-catalysis layer featuring Co nanoparticles-encapsulated carbon nanofiber (Co@CNF) to achieve dual-enhanced stable interfaces. Specifically, amphoteric In2O3 within the ISO layer effectively neutralizes OH⁻ generated by localized HER, concurrently releasing soluble indium species. These indium species subsequently electrodeposit to form zincophilic and HER-inhibiting sites on the affected regions, restoring interfacial environment and mitigating Zn anode degradation. Meanwhile, the Co@CNF layer anchors polyiodides and significantly catalyzes conversion kinetics, suppressing the shuttle effect and preventing polyiodide-induced anode corrosion. Benefiting from the synergistic stabilization of both electrode interfaces, the as-fabricated Zn||ISO + Co@CNF||I2 full cells achieve a high areal capacity of 2.97 mAh cm-2 and remarkable cycling stability over 20 000 cycles. This work provides valuable insights into designing functional separators for practical AZIBs.
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