三甲基碘化亚砜添加剂协同解决锌锰电池正负极挑战:锰基氧化物阴极结构稳定与锌阳极可逆性提升

【字体: 时间:2025年08月10日 来源:Advanced Functional Materials 19

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  锌锰电池中锰基阴极在Zn2+嵌入过程中的晶格扰动、Jahn-Teller畸变及锌阳极低可逆性导致循环稳定性差。研究人员通过引入三甲基碘化亚砜碘化物添加剂,实现阴极界面卤素强化氧化还原路径与阳极有机-无机杂化SEI层构建,使Zn||Zn对称电池循环寿命超3000小时,全电池能量密度达608.7 Wh kg?1,为高稳定性锌锰电池开发提供新策略。

  

锰基氧化物阴极在锌离子(Zn2+)嵌入时遭遇晶格结构扰动和局部Jahn-Teller畸变,而锌阳极的低可逆性共同导致电池循环性能恶化。这项研究巧妙利用三甲基碘化亚砜碘化物(TMSI)添加剂的双功能机制:电离产生的三甲基亚砜阳离子通过静电吸附在锌阳极表面,引发电还原动力学调控、晶体结构优化及有机-无机杂化固态电解质界面层(hybrid SEI)形成的连锁效应;同时碘离子(I?)在阴极界面建立卤素参与的氧化还原路径,通过电化学强化过程促进高电位下的多电子转移。这种协同作用使锌对称电池实现3000小时超长循环,全电池容量提升至448.0 mAh g?1,能量密度突破608.7 Wh kg?1,犹如为锌锰电池装上了"双轮驱动系统"——既稳定了锰基阴极的"骨架结构",又为锌阳极穿上了"防弹衣"。

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