Breaking Solid‐Solid Conversion Barriers in Aqueous Zn‐S Batteries via Dynamic Iodide Coordination and Solvation Regulation

材料科学 溶剂化 配位复合体 碘化物 水溶液 无机化学 化学工程 有机化学 冶金 离子 化学 金属 工程类
作者
Fei‐Fei Jin,Zhiwei Chen,Chaoyi Qiu,Zhichao Wang,Bin Su,Lei Yan,Liyuan Zhang,Haoxiang Yu,Jie Shu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (52) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202510149
摘要

Abstract Aqueous Zn‐S batteries face challenges of sluggish S/ZnS conversion, parasitic reactions, and Zn dendrites. Herein, a dual‐functional electrolyte integrating choline iodide (ChI) and ethylene glycol dimethyl ether (DME) is designed to synergistically enhance reaction kinetics and interfacial stability. The I − /I 3 − redox couple in ChI mediates sulfur conversion through coordination intermediates, lowering the ZnS oxidation barrier, while choline cations homogenize Zn 2+ flux to suppress dendrites. Meanwhile, DME reconstructs Zn 2+ solvation shells into stabilized [Zn(DME) 0.04 (H 2 O) 5.32 (OTF − ) 0.64 ] 1.36+ complexes via ether oxygen coordination, reducing desolvation energy. Its hydrophobic nature further inhibits water‐induced sulfate byproducts at the sulfur cathode. The optimized electrolyte enables a Zn‐S battery to deliver a high capacity of 1507.7 mAh g −1 at 0.1 A g −1 and exceptional cycling stability (88.9% capacity retention after 800 cycles at 4 A g −1 ). A flexible quasi‐solid‐state Zn‐S battery demonstrates robust mechanical durability (83.3% capacity retention after 400 cycles under folding/cutting) and powers electronic devices, highlighting its practicality. This work provides a synergistic electrolyte design strategy to unlock high‐energy, long‐cycling Zn‐S batteries for scalable energy storage.
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