​华东师大刘少华EES：四电子转换能力的三元水合共晶电解质助力先进Zn-I2全电池

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​华东师大刘少华EES：四电子转换能力的三元水合共晶电解质助力先进Zn-I2全电池
目前，基于单一转化反应（I2/I−）的Zn-I2电池的能量密度和输出电压仍不够理想，从而严重阻碍了其快速发展。
​华东师大刘少华EES：四电子转换能力的三元水合共晶电解质助力先进Zn-I2全电池
在此，华东师范大学刘少华教授团队提出了一种新颖的电解质设计策略，将低成本的水合盐和无害的中性配体（二甲基砜和烟酰胺）进行简单的配方混合。由此产生的三元水合共晶电解质可实现 2I–/I2/2I+氧化还原偶的四电子转换和锌的均匀沉积，从而实现几乎创纪录的 Zn-I2全电池性能。
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图2. ZTEs 和 ZW 电解质中 Zn/Zn2+的沉积/剥离电化学性能
总之，该工作通过对成本低廉的锌基水合盐和无害的中性配体（二甲基砜和烟酰胺）进行简便的配方调整，开发出了一种新型的锌离子三元水合共晶电解质。研究结果显示，Zn2+ 和吡啶/S=O 基团之间强烈的离子-偶极相互作用引发了深共晶效应。优化后的 ZTE 可实现 2I–/I2/2I+ 氧化还原偶的高度可逆转换，并伴随着四电子转移，形成稳定的 [I(NA)2]+ 成分，从而使传统碘电池的比容量翻倍，并提高了先进 Zn-I2 电池的能量密度。
此外，中性配体的亲锌效应和 Zn2+ 的独特溶剂化鞘结构与 H2O 的氢键锁定，有利于均匀沉积和抑制锌负极的腐蚀和钝化。这些独特的优点赋予了 Zn-I2 全电池高容量（0.5 A g-1 时为 412 mAh g-1）、优异的速率性能和出色的安全性。此外，ZTEs电池的低成本和环保特性使其在大规模应用方面具有优势和巨大潜力。由此可见，这些发现为高能量密度 Zn-I2 电池开辟了新方向。
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图2. Zn负极结晶重新定向的调节功能和机制
Designing Ternary Hydrated Eutectic Electrolyte Capable of Four-Electron Conversion for Advanced Zn-I2 Full Batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01567j

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