哈工大黄燕/于淼AFM：循环23万次！超稳定高倍率水系Zn||I2电池！

高倍率耐受性和长循环寿命是市场对储能设备的关键要求，也是开发可充水系电池的主要挑战之一。

图1. 材料合成及表征

哈尔滨工业大学黄燕、于淼等首次报告了一种以过渡金属硼化物（MBene）为I₂宿主的水系Zn||I₂电池，该电池具有高倍率和超长的循环寿命。具体而言，这项工作成功合成了层状的Mo_4/3B₂T₂ MBene（其中”T “表示-O、-OH和-F端接），并通过简便的方法在MBene中引入了均匀的面内有序金属空位。

研究显示，Mo_4/3B₂T₂的有序金属空位不仅能调节骨架中的电分布，有利于极性碘离子的吸附，还能作为纳米反应器固定非极性碘物种。此外，Mo_4/3B₂T₂@I₂正极适当的电子导电性能还能对绝缘的I₂进行补救，以实现快速反应动力学。实验证明了正极中I^–/I⁰的一步转换，而不会产生I₃^–离子，密度泛函理论（DFT）计算也证实了这一点。

图2. Mo_4/3B₂T₂正极的电化学性能

因此，利用MBene作为I₂宿主，在25 A g^-1的条件下，经过230000次循环后，放电容量达到106.8 mAh g^-1（每10000次循环的衰减率低至0.68%）；即使在高达100 A g^-1的电流条件下，放电容量也能达到80 mAh g^-1。在如此大的比电流下，电池的超长寿命和高容量以及高倍率耐受性都远远超过了以往报道过的所有水系Zn||I₂电池。

作为MBene在I₂正极的首次应用，这项研究为大幅提高Zn||I₂电池的倍率性能和循环寿命开辟了一条新途径，并可能为制备具有更高的耐用性和动力学性能的其他卤化物或硫电极电池提供新思路。

图3. Mo_4/3B₂T₂中的碘转化机制

Ultralong Cycle Life and High Rate of Zn‖I2 Battery Enabled by MBene-Hosted I2 Cathode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310294

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