单原子修饰沸石构建液体电解质润湿准固态电解质用于高倍率锌-碘电池

《Nature Communications》：Single-atom-doped zeolite electrolyte for quasi-solid-state zinc-iodine batteries

　　摘要：准固态电解质可通过减少自由水来缓解锌-碘电池中多碘离子的穿梭效应，并抑制锌负极的副反应，但其有限的液体含量往往导致界面电荷传递迟缓。本文展示了一种由单原子修饰沸石（单原子分别为铁、钴、镍和铜）与硫酸锌水溶液结合而成的液体电解质润湿准固态电解质，用于高倍率锌-碘电池。理论计算、原位光谱学和激光共聚焦显微镜研究表明，单原子金属位点通过协同的催化-吸附效应，增强了碘转化动力学并抑制了多碘离子的穿梭效应，其中铁掺杂沸石表现出最强的性能。铁掺杂沸石还进一步稳定了水分子，抑制了副反应，并促进了锌的均匀沉积。由铁掺杂沸石组装的锌-碘电池在4 A g?1电流密度下循环6,800次后，放电容量仍保持在81.2 mAh g?1（基于碘质量），而概念验证软包电池在0.5 A g?1电流密度下循环200次后，容量分别为147.6 mAh g?1（基于碘质量）或52 mAh g?1（基于正极总质量）。最后，铁掺杂沸石还显示出与可充电锌电池其他正极材料的兼容性。