锌碘电池的进化：超长循环寿命与高效能兼得

来自 实验室仪器网

山东大学的研究人员通过设计一种新型阴极材料，解决了锌碘电池中低电导率和碘迁移的问题。通过在多级多孔碳框架中嵌入单原子锌催化剂和碳化钼簇，他们提高了碘的吸附和催化活性。这项研究发表在《科学公报》上。

水系锌离子电池(ZIB)因其安全性、储量丰富和环保效益而备受关注。海水中含有的碘(55μgL−1)具有较高的理论容量(211mAhg−1)和合适的氧化还原电位(0.54V)，是一种很有前途的锌碘电池材料。

然而，碘的低电导率限制了有效储能所需的氧化还原转化。此外，在此过程中产生的可溶性多碘化物会迁移到锌阳极，导致腐蚀和容量损失。

为了解决这些挑战，研究团队采用共沉淀法将钼酸根离子封装在沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）中，然后进行静电纺丝和煅烧，得到嵌入锌单原子位点和碳化钼簇的独立多孔碳纤维（Zn-SA-MoC/NCF）。

钼碳化物与单原子催化剂的结合改善了碘物种的吸附，并通过电荷重新分配优化了催化活性。多级多孔碳框架进一步促进了质量转移。因此，Zn-I2电池在电流密度为0.5C（1C=0.211mAcm−2）时实现了230.6mAhg−1的高比容量，并且在20,000次循环后仍保留了90%的容量。

该研究强调了改变主体和碘物种之间的电子结构是提高Zn-I2电池性能的关键因素。它还展示了Zn-N4位点如何增强MoC簇对碘氧化还原反应的电催化活性。这种电子结构调节方法为开发先进的碘催化剂和优化电池性能提供了宝贵的见解。

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