Trinity Cooperative Electrode as a High‐Performance Electrocatalytic Host for Ultra‐Stable, High‐Rate Zinc–Halogen Batteries

三元运算 材料科学 电极 纳米技术 水溶液 卤素 超分子化学 电化学 溶剂 聚合物 电池(电) 原位 过电位 化学工程 催化作用 电催化剂 化学 无机化学 导电体 表征(材料科学) 含氟聚合物 寄主(生物学)
作者
Mengnan Lai,Ming Yang,Chi Zhang,Maryam A. Rafiei,Shuning Li,Chuan Xie,Guangliang Liu,Peixin Zhang,Yaokang Zhang,Xuechang Zhou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.3832443
摘要

ABSTRACT Aqueous zinc–halogen batteries (ZHBs) offer safety and low cost but are hindered by halogen dissolution, shuttle effects, and sluggish interfacial kinetics. We present a trinity cooperative electrode (TCE) that integrates a conductive polymer, a supramolecular solvent matrix, and an elastic polymer network to simultaneously enhance electronic conductivity, mechanical/solvent stability, and halogen immobilization. The iodine conversion pathway is elucidated by in situ/ex situ characterizations and molecular dynamics simulations. In ZnI 2 + Zn(CF 3 SO 3 ) 2 electrolytes, TCE‐based cells deliver 255 mAh g −1 at 1 A g −1 , retain 150 mAh g −1 at 50 A g −1 for > 50 000 cycles, and operate reliably at −10°C. The TCE also catalyzes Br − /Br 2 conversion in Zn(CF 3 SO 3 ) 2 + ZnBr 2 and enables sequential multielectron reactions in a ternary Zn(CF 3 SO 3 ) 2 + ZnI 2 + ZnBr 2 electrolyte, achieving ∼200 mAh g −1 at 30 A g −1 for > 22 000 cycles. This approach advances high‐energy, long‐life ZHBs through pseudocapacitive interfacial chemistry.
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