氧空位驱动纳米泵对碘的空间限域催化实现耐用型水系锌碘电池

【字体: 时间:2025年05月17日 来源:Matter 17.3

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  水系锌碘(Zn-I?)电池受多碘化物穿梭效应限制,研究人员开发氧空位驱动纳米泵(V?-TNO@C),通过空间限域催化改变碘转化路径(I?→I?),抑制多碘化物生成。该电池容量达 186.6 mAh g?1,循环超 7 万次,为大规模储能提供新路径。

  
水系锌碘(Zn-I?)电池的实际应用受限于持续存在的多碘化物穿梭效应,该效应会导致严重自放电及循环性能下降。本研究设计了一种氧空位驱动纳米泵,可高效捕获、限域并催化碘(I?)。这种空间限域催化改变了碘的转化反应路径,抑制多碘化物(如 I??和 I??)生成,从而实现无穿梭且耐用的 Zn-I?电池。

研究表明,基于二维范德华异质结构(V?-TNO@C)的空间限域催化策略,通过在层间间隙内空间限域 I?分子并促进其直接转化为 I?离子,有效抑制了多碘化物中间体的形成,提升了反应动力学和电池稳定性。所制备的 V?-TNO@C 基 Zn-I?电池表现出优异的电化学性能,包括 186.6 mAh g?1 的高比容量、出色的倍率性能以及超过 70,000 次循环的超长寿命。此外,采用 V?-TNO@C 的软包电池展现出强大的柔韧性和机械稳定性,凸显了其在为便携式电子设备、柔性显示器和可穿戴设备供电等实际应用中的潜力。本工作凸显了限域催化在优化 Zn-I?电池电化学行为方面的巨大潜力,为其在大规模可再生能源存储系统中的应用提供了一条有前景的途径。

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