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学术 2024-11-13 10:37 广东

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研究概述

锌-碘（Zn-I₂）电池具有安全性高、成本低、能量密度大等优点，因此受到能源行业的关注。

然而，正极电极上的I₃^-副产物的穿梭和锌金属负极上的枝晶问题会导致循环寿命短。

基于此，2024年11月9日，四川大学刘颖教授/林紫锋研究员/赵江琦副研究员在国际期刊Nature Communications发表题为《A tripartite synergistic optimization strategy for zinc-iodine batteries》的研究论文。

在这里，研究人员提出了一种三方协同优化策略，包括MXene正极主体、正丁醇电解液添加剂和原位固体电解质界面（SEI）保护。

MXene具有催化能力，可以增强反应动力学并减少I₃^-副产物。同时，部分溶解的正丁醇添加剂可以与MXene协同作用，抑制I₃^-的穿梭。

此外，电解液中的正丁醇和I⁻可以协同改善Zn²⁺的溶剂化结构，且在锌负极表面原位生成了有机-无机混合SEI，诱导了稳定的非枝晶锌沉积。

结果表明，该电池在5 A g^-1的高比电流下，经过30,000个循环后，显示出0.30 mAh cm^-2的高容量和0.34 mWh cm^-2的能量密度，每循环的容量衰减仅为0.0004%。

这项工作为后续研究提供了一种有希望的策略，以全面提高电池性能。

图文解读

图1：Ti₃C₂T_x MXene正极主体的形态与电化学性能。

图2：电解液的表征与模拟。

图3：以MXene为正极主体，ZS/ZSI/ZSI-n为电解液，锌为负极的全电池电化学性能。

文献信息

Yan, W., Liu, Y., Qiu, J. et al. A tripartite synergistic optimization strategy for zinc-iodine batteries. Nat Commun 15, 9702 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53800-6

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