A Cascade Battery: Coupling Two Sequential Electrochemical Reactions in a Single Battery

级联 阴极 电化学 材料科学 电池(电) 电极 纳米技术 电气工程 化学工程 化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学 物理化学
作者
Chunlong Dai,Linyu Hu,Xuting Jin,Hao Chen,Xinqun Zhang,Shaohua Zhang,Li Song,Hongyun Ma,Maowen Xu,Yang Zhao,Zhipan Zhang,Huhu Cheng,Liangti Qu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (44) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/adma.202105480
摘要

Currently, rechargeable electrochemical batteries generally operate on one reversible electrochemical reaction during discharging and charging cycles. Here, a cascade battery that couples two sequential electrochemical reactions in a single battery is proposed. Such a concept is demonstrated in an aqueous Zn-S hybrid battery, where solid sulfur serves as the cathode in the first discharge step and the generated Cu2 S catalyzes Cu2+ reduce to Cu/Cu2 O to provide the second discharge step. The cascade battery shows many merits compared to traditional batteries. First, it integrates two batteries internally, eliminating the use of additional inactive connecting materials required for external integration. Second, it can more fully utilize the inactive reaction chamber of the battery than traditional batteries. Third, cascade battery can bypass the challenges of thick solid electrode to access high areal capacity. An ultrahigh areal capacity of 48 mAh cm-2 is achieved even at a low solid cathode loading (9.6 mg cm-2 ). The cascade battery design breaks the stereotype of conventional battery configuration, providing a paradigm for constructing two-in-one batteries.
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