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?西交JACS：高導(dǎo)電聚碘離子液體正極實(shí)現(xiàn)高容量雙鍍層鋅-碘電池

鋅-碘電池具有高能量密度和低毒性而備受關(guān)注。然而，碘的低電導(dǎo)率、多碘化物在水系電解質(zhì)中的高溶解度，限制了高穩(wěn)定性的鋅-碘電池開發(fā)（尤其是在低電流密度下）。

在此，西安交通大學(xué)丁書江、郗凱等人提出了一種疏水性聚碘化物離子液體作為鋅離子電池正極。具體而言，其通過提供高出4個(gè)數(shù)量級(jí)的固有電導(dǎo)率和顯著降低的溶解度成功激活了碘氧化還原過程，從而抑制雙鍍層鋅-碘電池中的多碘化物穿梭。

此外，作者通過對(duì)聚碘離子液體化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子工程改造，使其電子電導(dǎo)率高達(dá)3.4×10^–3S cm^–1，庫侖效率高達(dá)98.2%。結(jié)果顯示，鋅-碘電池的面積容量可達(dá)到5.04 mAh cm^-2，并在3.12 mAh cm^-2下穩(wěn)定運(yùn)行990小時(shí)以上。

圖1. 聚碘離子液體正極的電荷傳輸過程示意圖

總之，該工作提出了一種鋅-碘雙鍍層電池，其在充電過程中形成高導(dǎo)電性的聚碘化物離子液體作為正極活性材料。研究發(fā)現(xiàn)，多碘化物的本征電導(dǎo)率對(duì)碘/多碘化物的沉積行為有重大影響，進(jìn)而極大地影響正極的面積容量。組裝的電池在 1 mA cm^-2 的低電流密度和 3.12 mAh cm^-2 的高面積容量下穩(wěn)定運(yùn)行超過 990 小時(shí)。?

此外，作者設(shè)計(jì)了雙鍍層微電池，不僅展示了聚碘化物離子液體正極在柔性電子產(chǎn)品中的可用性；而且展示了單體電池和4×4集成電池的穩(wěn)定性能。因此，該工作為碘基鋅離子電池的設(shè)計(jì)提供了新示范。

Highly Electrically Conductive Polyiodide Ionic Liquid Cathode for High-Capacity Dual-Plating Zinc–Iodine Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c12695

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