High‐Rate Aqueous Aluminum‐Ion Batteries Enabled by Lewis‐Acid Chloride Electrolyte Additives and BiOI Cathodes

材料科学 阴极 水溶液 阳极 电解质 氯化物 化学工程 插层(化学) 无机化学 电池(电) 电流密度 碘化物 离子 吸收(声学) 锌酸盐 半电池 密度泛函理论
作者
Changxi Yu,Zhikang Chen,Li Xiang,Kailing Sun,Tongye Wei,Wangping Xu,Xiaolin Wei
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (19) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/aenm.202505262
摘要

ABSTRACT Achieving reversible insertion/extraction in most cathodes for aqueous aluminum ion batteries (AAIBs) is a significant challenge due to the high charge density of Al 3+ and strong electrostatic interactions. Herein, we reported the first integration of a hydrangea−like BiOI cathode with zinc anode in a 1 м Al 2 (SO 4 ) 3 + 0.1 м NaCl electrolyte for aqueous rechargeable battery application. Experimental combined with density function theory (DFT) analyses reveal that chloride ion (Cl − ) partially substitutes iodide (I − ) in the BiOI lattice, forming interfaces that facilitate rapid Al 3+ ion deintercalation and intercalation kinetics. The resultant Lewis−acidic environment suppresses parasitic side reaction and mitigates anode passivation. Consequently, the fabricated Zn/AC10/BiOI cell provides a high specific capacity of 203 mAh g −1 at a high current density of 5 A g −1 , with a capacity retention rate of 94.1% and coulomb efficiency of nearly 100% even after 1500 cycles. Furthermore, leveraging the strong visible−light absorption of BiOI, the proposed photo‐rechargeable AAIBs exhibits a 23.1% increase in discharge capacity (from 242 mAh g −1 to 298 mAh g −1 at 0.5 A g −1 ) under illumination.
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