乔世璋院士，最新JACS！

第一作者：Han Wu, Junnan Hao, Shaojian Zhang

通讯作者：乔世璋

通讯单位：澳大利亚阿德莱德大学

乔世璋，材料科学家，澳大利亚科学院院士，英国皇家化学会会士，澳大利亚皇家化学会会士，英国化学工程师协会会士，澳大利亚阿德莱德大学化工学院纳米技术首席教授，澳大利亚昆士兰大学荣誉教授，合肥工业大学兼职教授。

论文速览

由于低成本和高安全性，水系锌电池在大规模储能方面具有实际应用前景。然而，由于缺乏稳定正极和负极的电解质，应用受到限制。本论文介绍了一种通过硫酸锌电解液中添加微量的咪唑基添加剂（1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，BMIS），来提高锌-碘（Zn-I2）电池性能的简便方法。这种添加剂与多碘化物结合，增强了抗自放电性能和循环稳定性。

正极的添加剂聚集，通过促进I2转化动力学提高了倍率容量。同时，引入的添加剂通过调整Zn2+的沉积，增强了Zn负极的可逆性。因此，Zn-I2软包电池展现出了工业级性能，包括在约0.4 C的条件下达到99.98%的库仑效率，每月自放电率仅为11.7%，以及在68.3%的锌深度放电（DOD）条件下，经过5000次循环后初始容量保留88.3%，并且在高活性质量负载（>15 mg cm−2）下实现了约6.7 C的快速充电。

更重要的是，这种自放电性能超过了商业化的镍氢电池，并且与商业化的铅酸电池相当，同时电池寿命是已报道工作的10倍以上，快速充电性能也优于商业化的锂离子电池。

图文导读

图1：BMIS对碘穿梭效应的抑制作用。

图2：电池循环和休息期间I3−穿梭效应的工作机制。

图3：Zn-I2电池的电化学性能。

图4：添加剂聚集的形成机制。

图5：使用2 M ZnSO4+0.1 M BMIS电解液的Zn DOD软包电池的电化学性能。

总结展望

本研究通过在硫酸锌电解液中添加BMIS添加剂，开发了具有优异性能的实用Zn-I2电池。这种电池在硬币和软包电池中都展现出了超越已报道的性能，特别是在库仑效率、自放电率、快速充电能力和循环寿命方面。BMIS添加剂通过减少I3−和I5−的穿梭效应，提高了电池的可逆性和倍率能力。

此外，BMIS在Zn负极上的作用还增强了Zn的可逆沉积，从而显著提高了电池的整体性能。本工作为能源存储技术的进步提供了重要的参考，并为未来商业化Zn-I2电池的发展奠定了基础。

文献信息

标题：Aqueous Zinc-Iodine Pouch Cells with Long Cycling Life and Low Self-Discharge

期刊：Journal of the American Chemical Society DOI：10.1021/jacs.4c03518