图1:Zn-I2电池的设计原理
阴极主体、电解质添加剂和原位阳极保护层三方协同优化策略示意图。
图2:Ti3C2Tx MXene阴极主体的形态与电化学性能
a TMX的SEM,b AFM图像。c 阴极主体为TMX和CC的ZSI电解液充电至1.8 V后的紫外可见光谱。d TMX和CC对I3-的表面吸附能值。e (i)CC和(ii)TMX的分子间长度变化以吸收I3-。f (i)CC和(ii)TMX吸收I3-的电荷密度差等值线图。浅蓝色和黄色分别表示电荷消耗和积累。g 在0.2 mV s-1下,TMX和CC样品的CV曲线。h 初始放电阶段和充电阶段的塔菲尔斜率。i TMX的恒流充放电(GCD)曲线。j TMX和CC的速率性能比较。k TMX和CC在5 A g-1时的容量和库仑效率。
图3:电解液的表征与模拟
a ZSI-n的MD仿真盒快照。b ZSI-n的快照放大视图。c ZSI-n中与Zn2+配位键的RDFs。d ZS、ZSI和ZSI-n的1H NMR谱。e 三种电解质的FTIR在900和1400 cm-1之间。f拟合三种电解质的FTIR。(g) 2600-3800 cm-1、(h) 950-1020 cm-1、(i) 300-500 cm-1之间的拉曼光谱。
图4:锌阳极在不同电解质中的稳定性及机理分析
a 1 mA cm-2下Cu表面恒流锌沉积的电压分布。b CA在不同电解质中的测试。c Zn//Cu电池在三种电解质中的CE分布。d 在1 mA cm-2下工作的对称电池。e 金属锌在三种电解质中的表面能值。f ZS、ZSI和ZSI-n中Zn沉积过程中Zn/电解质界面的光学显微镜图像。g 在三种电解质中循环后锌阳极表面的高分辨率TEM图像。h 锌阳极在ZSI-n中循环后的LCSM图像。i 水、SO42-、I-和正丁醇在Zn(002)平面上的表面吸附能值。
图5:以MXene为阴极主体,ZS/ZSI/ZSI-n为电解液,锌为阳极的全电池电化学性能
a 在0.4 mV s-1下ZS、ZSI和ZSI-n的CV曲线。(b)ZS、(c)ZSI、(d)ZSI-n的恒流充放电(GCD)曲线。e ZS、ZSI、ZSI-n的速率性能比较。f 我们的电池与其他报道的Zn-I2电池的循环次数、比电流和容量比较。g 以ZS、ZSI和ZSI-n为电解液,在5 A g-1下的全电池循环能力。