Quasi‐Solid Cathode Additive Enables Highly Reversible Four‐Electron I − /I 0 /I + Conversion in Aqueous Zn‐I 2 Batteries

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作者
Han Wu,Shaojian Zhang,Jitraporn Vongsvivut,Yunling Jiang,Junnan Hao,Shi‐Zhang Qiao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (3): e11680-e11680 被引量:9
标识
DOI:10.1002/adma.202511680
摘要

Aqueous zinc-iodine (Zn-I2) batteries with four-electron (4e) I-/I0/I+ conversion (4eZIBs) offer high energy density but face both-step I-/I0 and I0/I+ challenges, including the polyiodide shuttle effect, sluggish I0/I+ conversion kinetics, and severe I+ hydrolysis. To mitigate these issues, a quasi-solid additive composed of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMICl) and carbon nanotubes (CNTs) is introduced into the cathode. Specifically, by co-grinding BMICl with CNTs, a homogeneous quasi-solid additive is formed due to the π-π stacking interactions between CNTs and imidazole rings. This additive not only suppresses the shuttle effect by binding with polyiodides in the first-step I-/I0 conversion, but also enhances I+ conversion kinetics by immobilizing Cl- inside the electrode and curbs I+ hydrolysis through forming a BMI-ICl2 complex in the second-step conversion. This innovative approach enables the 4eZIBs to achieve a near-theoretical specific capacity of 418.9 mA h g-1 at 0.5C, while maintaining a robust lifespan of over 600 cycles with a capacity retention of 93.4% at 1C. Moreover, pouch cells under a high areal capacity of 7.1 mA h cm-2 for each side of the cathode demonstrate a high-capacity retention of 95.8% after 150 cycles at 6.3 mA cm-2 (≈0.5C).
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