Dual‐Affinity Host Engineering for Highly Reversible Zinc–Iodine Batteries

阳极 材料科学 纳米技术 成核 化学工程 吸附 降级(电信) 碳纤维 多孔性 复合数 碳纳米管 限制 化学 动力学 蛭石 电导率 纳米复合材料 沉积(地质) 纳米颗粒 寄主(生物学) 水溶液 多孔介质
作者
Meijia Chen,Chuang Sun,Yuxuan Zhu,Mengting Zheng,Jun Lü
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e5243975-e5243975
标识
DOI:10.1002/anie.5243975
摘要

ABSTRACT Aqueous zinc–iodine (Zn–I 2 ) batteries are promising for large‐scale energy storage, yet their practical development is impeded by the coupled degradation of both electrodes, including instability Zn anode and sluggish iodine kinetics of cathode. Existing approaches typically focus on individual optimization of each electrode, limiting full cell to achieve synergistic enhancement and inevitably increases system complexity. Herein, a dual‐affinity three‐dimensional host is constructed by integrating one‐dimensional carbon nanotubes with two‐dimensional vermiculite nanosheets. The incorporation of vermiculite overcomes the intrinsically low polarity and weak adsorption capability with active material of the conventional 3D carbon frameworks. Benefiting from the densely stacked hybrid architecture with high mechanical strength, excellent electrical conductivity and dual affinity toward Zn and polyiodides, the 3D host concurrent regulate Zn deposition and iodine conversion chemistry. The zincophilic vermiculite regulate Zn 2+ flux, lower the nucleation barrier and promote uniform deposition, while the porous structure effectively suppress polyiodide shuttling through synergistic physical confinement and chemical anchoring. Consequently, the Zn composite anode exhibits remarkable cycling stability over 3000 cycles at 20 mA cm −2 at 60% depth‐of‐discharge, whereas the integrated Zn‐I 2 full cell maintains 90.0% capacity retention after 2000 cycles. This work offers a route for designing durable, highly efficient Zn‐I 2 batteries.
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