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支春義Angew.：具有有效Br0固定的固體鹵間化合物用于穩(wěn)定的高能鋅電池

盡管大量研究人員致力于Br基電池的探索，但高度可溶的Br₂/Br₃^–物質會引起嚴重的“穿梭效應”進而導致嚴重的自放電和低庫侖效率。傳統(tǒng)上，季銨鹽如甲基乙基嗎啉溴化物(MEMBr)和四丙基溴化銨(TPABr)可用于固定Br₂和Br₃^–，但它們占據(jù)了電池的質量和體積而沒有容量貢獻。

在此，香港城市大學支春義教授團隊報告了一種全活性固體鹵間化合物IBr作為正極來應對上述挑戰(zhàn)。其中氧化的Br0被碘(I)固定，在整個充電過程和放電過程中徹底消除交叉擴散的Br₂/Br₃^–物質。

本文制備得到的Zn||IBr電池可提供385.8 Wh×kg^-1的極高能量密度，明顯高于I₂、MEMBr₃和 TPABr₃正極。這一工作為實現(xiàn)高能電化學儲能裝置的活性固體鹵素間化學提供了新的途徑。

圖1. IBr正極的作用機制

具體而言，本研究利用活性碘(I)將Br固定在IBr的固體間鹵素上，其中鹵素間配位化學固定了Br0且在整個充放電過程中沒有產(chǎn)生交叉擴散的Br₂/Br₃^–。結果顯示，IBr正極具有1.65 V的高輸出電壓和267.3 mAh g^-1的高比容且其能量密度高達385.8 Wh kg^-1，顯著高于I₂正極、MEMBr₃正極和TPABr₃正極。同時，Zn||IBr電池可運行6000次以上，由于IBr穩(wěn)定的鹵素間固定和對大孔碳的穩(wěn)定粘附，其初始容量保留了82.7%。

此外，團隊還開發(fā)了一種具有高IBr負載(~13.0 mg cm^-2)的~750 mAh Zn||IBr軟包電池具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性，在超過98.0% CE的250次循環(huán)后仍能保持85.9%的初始容量。本工作基于低成本和有形的活性I和Br非金屬鹵素成功實現(xiàn)了高能量密度氧化還原增強水系電池的鹵素間配位。

圖2. IBr軟包電池和Ah級高容量軟包電池(4層6×8 cm²)的電化學性能

Solid Interhalogen Compounds with Effective Br0 Fixing for Stable High-energy Zinc Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202301467

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/08/a4ed5e29da/

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