支春义/汪冬红JACS：激活Te的可逆六电子转移化学，实现高性能锌电池

硫族化合物，特别是碲（Te），作为转换型阴极，在具有丰富价态供应和高能量密度的锌电池（ZBs）中具有很好的前景。然而，Te的转化反应通常局限于Te^2-/Te⁰氧化还原在约0.59 V（相对于Zn2+/Zn）时具有低电压平台，而不是预期的Te⁰到Teⁿ⁺的正价转化，这抑制了Te基电池向高输出电压和能量密度的发展。

图1. 激活Te的多价转化反应

香港城市大学支春义、安徽工业大学汪冬红等通过使用高浓度的含Cl-电解质（Cl-是强亲核体），首次成功激活了所需Te^2-/Te⁰/Te²⁺/Te⁴⁺可逆氧化还原行为，并实现了多达六电子转移。研究发现，该电池分别在1.24、0.77和0.51 V的电压下达到三个平坦的放电平台，总容量为802.7 mAh g^-1。但是，由于Teⁿ⁺离子不可避免地会发生溶解/分解，因此需要进一步开发用于Zn∥Te电池的电解液。

图2. 抑制Teⁿ⁺溶解以延长循环寿命

为提高Teⁿ⁺产物的稳定性并增强其循环稳定性，这项工作制备了一种基于改性离子液体 (IL) 的电解液，从而获得了一种高性能Zn∥Te电池，该电池具有高单体容量（7.13 mAh cm^-2）、高能量密度（542 Wh kg_Te^-1或227 Wh L_{正极+负极}^-1）、优异的循环性能以及基于400 mAh级软包电池的低自放电率。这些结果加深了人们对电池中Te化学的理解，为先进的锌电池开辟了一条有前景的途径。

图3. 高面容量Zn∥Te电池性能

Tellurium with Reversible Six-Electron Transfer Chemistry for High-Performance Zinc Batterie. Journal of the American Chemical Society 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c06488

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