Dual‐Zone Chloride Engineering to Enable Ultra‐Stable Two‐Electron Zinc‐Iodine Batteries

材料科学 电解质 水溶液 氯化物 盐(化学) 溶剂 氧化还原 水解 阴极保护 纳米技术 化学工程 氯乙烯 无机化学 有机溶剂 氯化溶剂 电极 解吸
作者
Leiqian Zhang,Jiaming Gong,Hele Guo,Jiajia Huang,Suli Chen,Jean‐François Gohy,Yazhou Zhou,Johan Hofkens,Tianxi Liu,Kläus Müllen,Feili Lai
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (3): e14117-e14117 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adma.202514117
摘要

Zinc-iodine batteries (ZIBs) with organic iodine hosts that harness the I-/I+ conversion offer a promising route to high-energy storage but remain limited by rapid capacity decay. Conventional approaches employing high-concentration ZnCl2 electrolytes effectively activate I-/I+ conversion in carbon hosts but prove incompatible with organic systems. Here, its excess free Cl- is identified to displace polyiodide from organic iodine hosts, thereby triggering an irreversible I-/I+ process. To address this, a dual-zone chloride engineering strategy is introduced that spatially separates chloride environments into complementary domains. At the cathode, a non-dissociative hydrophobic salt (trioctylmethylammonium chloride) establishes a confined Cl--rich, water-deficient environment, suppressing polyiodide desorption and preventing hydrolytic I⁺ decomposition. In the electrolyte, a chloride-liberating salt (0.2 m ZnCl2) dissolved in a glycerol-water solvent replenishes free Cl- to fully activate I0/I⁺ conversion while enhancing high-voltage tolerance. This cooperative design delivers an organic-based two-electron ZIB with 87.0% capacity retention over 11,000 cycles, and validates its universality in a carbon-based ZIB retaining 87.2% capacity after 35,000 cycles. By uniting cathodic confinement with electrolyte liberation, dual-zone chloride engineering establishes a generalizable framework for stabilizing two-electron iodine redox chemistry, paving the way toward durable, high-energy aqueous ZIBs.
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