电活性二茂铁/二茂铁鎓氧化还原耦合在无穿梭剂的水基锌-碘 pouch 电池中的应用

《Nature Chemistry》：Electroactive ferrocene/ferrocenium redox coupling for shuttle-free aqueous zinc–iodine pouch cells

锌-碘电池通过引入铁茂素增强电化学活性，形成不溶性铁茂酮-多碘复合物，有效抑制 shuttle效应，在1C倍率下容量达160.5mAh/g，循环600次效率保持99.8%。

　　

摘要

水性锌-碘电池因其高安全性和快速充放电能力而在电网规模的能量存储中具有吸引力。然而，传统的碘阴极载体通常在电化学上不活跃，并且与多碘化物之间的相互作用较弱，这不仅降低了电池的能量密度，还无法消除“穿梭效应”（即锂离子在电池内部的异常迁移现象）。本文报道了一种电活性氧化还原耦合策略，通过将二茂铁引入阴极来提高锌-碘电池的能量密度并抑制“穿梭效应”。二茂铁能够实现可逆的氧化还原转化，与多碘化物反应形成不溶性的二茂铁-多碘化物复合物，从而抑制“穿梭效应”。此外，这种氧化还原反应使阴极的总放电容量提高到160.5 mAh g_阴极^?1，在1 C电流下的库仑效率超过99.5%。采用高面积容量阴极（8.4 mAh cm^?2）的1.2安时软包电池在0.5 C电流下可稳定循环600次，平均库仑效率为99.8%。这一发现为解决电池应用中的“穿梭效应”和由载体材料导致的能量密度损失提供了有效策略。