Organic pH Buffer for Dendrite‐Free and Shuttle‐Free Zn‐I2 Batteries

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作者
Yanqiu Lyu,Jodie A. Yuwono,Pengtang Wang,Yanyan Wang,Fuhua Yang,Sailin Liu,Shilin Zhang,Baofeng Wang,Kenneth Davey,Jianfeng Mao,Zhanhu Guo
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (21): e202303011-e202303011 被引量:239
标识
DOI:10.1002/anie.202303011
摘要

Aqueous Zn-Iodine (I2 ) batteries are attractive for large-scale energy storage. However, drawbacks include, Zn dendrites, hydrogen evolution reaction (HER), corrosion and, cathode "shuttle" of polyiodines. Here we report a class of N-containing heterocyclic compounds as organic pH buffers to obviate these. We evidence that addition of pyridine /imidazole regulates electrolyte pH, and inhibits HER and anode corrosion. In addition, pyridine and imidazole preferentially absorb on Zn metal, regulating non-dendritic Zn plating /stripping, and achieving a high Coulombic efficiency of 99.6 % and long-term cycling stability of 3200 h at 2 mA cm-2 , 2 mAh cm-2 . It is also confirmed that pyridine inhibits polyiodines shuttling and boosts conversion kinetics for I- /I2 . As a result, the Zn-I2 full battery exhibits long cycle stability of >25 000 cycles and high specific capacity of 105.5 mAh g-1 at 10 A g-1 . We conclude organic pH buffer engineering is practical for dendrite-free and shuttle-free Zn-I2 batteries.
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