周江/梁叔全EES：双重储能机制助力先进锌电池2500次循环！

具有层状结构的材料已被广泛采用为锌离子电池的离子插层型正极，但受限于氧化还原对的工作电压。而较高电位的I⁻/I₂转换则因差可逆性而受到限制。

图1. 储能机制以及采用不同电解液的Zn/NVO−PAC电池的CV曲线

中南大学周江、梁叔全等通过在乙二醇（EG）和H₂O（体积比为9:1）溶剂中混合3M Zn(CF₃SO₃)₂和0. 1 M ZnI₂获得了一种双离子（Zn²⁺，I^–）溶液，作为包含NH₄V₄O₁₀和多孔活性碳（NVO-PAC）正极的电池，以进行连续的Zn²⁺（脱）插层和I⁻/I₂氧化还原的吸附-解吸。

与水溶液相比，EG通过羟基上氧原子的单齿和双齿配位参与Zn²⁺的溶剂化结构，在锌沉积/剥离过程中调节负极表面。同时，此外，水活性在降低的含量下被直接抑制，从而抑制了NVO中活性成分溶解到电解液中，以及多碘化物之间的自发性副反应。

图2. 半电池性能

这种优势支持了双重机制的可逆性，从而使Zn/NVO-PAC电池表现出理想的放电电压（0.96V vs. Zn²⁺/Zn）、低运行损耗（在0.2A g^-1的500个循环中，每循环0.032%）和长寿命（在2A g^-1下循环2500次）。

因此，深入讨论有机物对储能离子行为的影响，揭示了Zn²⁺（脱）插层和I⁻/I₂氧化还原与吸附-解吸相对独立但渐进的双重机制。鉴于锌基电池上钒基阴极的广泛研究，这一策略为引入卤素氧化还原提供了一个思路，以优化其工作电压范围和可逆容量，同时提高电极的稳定性。

图3. Zn/NVO−PAC电池的电化学性能

Dual mechanism of ion−(de)intercalation and iodine redox towards advanced zinc battery. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00501a