A Gradient Functionalized Separator for Unlocking Latent Cathode Host Sites and Enhancing Zinc Anode DOD in Ultrahigh‐Areal‐Capacity Static Zn‐I 2 Batteries

材料科学 分离器(采油) 阳极 阴极 化学工程 电化学 水溶液 氮化物 储能 电极 图层(电子) 纳米技术 涂层 超级电容器 电化学动力学 活动层 电解质 电池(电) 复合材料
作者
Qingxiu Yu,Xixi Zhang,Dongbo Yuan,Chuanlin Li,Jing Sun,Dingzheng Li,Na Li,Ningning Zhang,Guangmeng Qu,Chenggang Wang,Xijin Xu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (12): e23132-e23132 被引量:17
标识
DOI:10.1002/adma.202523132
摘要

ABSTRACT The development of static aqueous zinc‐iodine batteries (SAZIBs) is hindered by the polyiodide shuttling effect and poor zinc anode reversibility, issues that are exacerbated under high iodine loadings essential for high energy density. Herein, a gradient‐structured separator (G‐CCN@GF) is designed by modifying a glass fiber separator with 2D cyano‐functionalized graphitic carbon nitride (CCN). Experimental and simulation results demonstrate that the dense CCN layer facing the cathode effectively anchors polyiodides and unlocks latent electrochemical active sites, thereby facilitating conversion kinetics under high iodine loading and I/C ratio. Meanwhile, the thin and uniform CCN layer on the anode side promotes a uniform Zn 2+ flux, significantly improving the zinc reversibility under high depth of discharge (DOD). Consequently, the Zn/G‐CCN@GF/I 2 battery with a conventional activated carbon (AC) host achieves exceptional performance under high I/C ratio (2:1) conditions, including a high areal capacity of 27.9 mAh cm −2 at 150.1 mg cm −2 iodine loading and remarkable stability over 7200 cycles at 40 mg cm −2 . A 60 cm 2 pouch cell further validates practicality, delivering 5.8 mAh cm −2 and retaining 85.87% capacity after 1100 cycles. This work provides a feasible separator‐engineering strategy for high‐energy‐density SAZIBs.
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