Zwitterionic Gel Electrolyte Stabilized Multivalent Tellurium Redox for High‐Energy Lithium Batteries

电解质 氧化还原 溶解 化学工程 电池(电) 锂(药物) 化学 硫族元素 无机化学 电极 能量密度 分解 储能 材料科学 过渡金属 纳米技术 聚合物 容量损失 复合数
作者
Ze Chen,Yiqiao Wang,D J Li,Zhiquan Wei,Ao Chen,Jiaxiong Zhu,Xinliang Li,Guojin Liang,Liangliang Li,Zhaodong Huang,Chunyi Zhi
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e2069430-e2069430
标识
DOI:10.1002/anie.2069430
摘要

ABSTRACT Lithium batteries based on multivalent chalcogen conversion chemistries offer a promising route toward high‐energy, practical energy storage, but their development is impeded by the limited accessibility and instability of high‐valence intermediates. Here we report a quasi‐solid‐state lithium||tellurium battery in which a zwitterionic gel polymer electrolyte (GPE) stabilizes multivalent tellurium redox, enabling reversible six‐electron conversion under practical conditions. By embedding LiCl directly into a Te cathode, we establish a Te/LiCl composite that activates the sequential Te 2 − /Te 0 /Te 2+ /Te 4+ redox cascade with three well‐defined discharge plateaus at 2.42, 2.17, and 1.76 V. This multivalent conversion delivers a high specific capacity of 938 mAh g − 1 and an energy density of 619 Wh kg − 1 based on the whole cathode. To suppress dissolution and decomposition of high‐valence Te n+ species, we design a zwitterionic GPE that provides dual‐ion (Li + /Cl − ) transport, robust Li metal compatibility, and effective confinement of soluble intermediates. The resulting quasi‐solid Li||Te/LiCl cells exhibit excellent rate performance and long‐term durability (87.6% capacity retention after 400 cycles at 1 A g − 1 ), and achieve an areal capacity of 5.4 mAh cm − 2 . This work establishes a zwitterion‐stabilized, multivalent Te redox platform that bridges high energy density with practical cycling stability, offering a generalizable strategy for advanced conversion‐type lithium batteries.
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