Urea Chelation of I+ for High-Voltage Aqueous Zinc–Iodine Batteries

水溶液 化学 电化学 电解质 歧化 无机化学 尿素 螯合作用 电极 物理化学 有机化学 催化作用
作者
Cuicui Li,Haocheng Li,Xiuyun Ren,Liang Hu,Jiaojiao Deng,Jinhan Mo,Xiaoqi Sun,Guohua Chen,Xiaoliang Yu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (2): 2633-2640 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c14451
摘要

The multielectron conversion electrochemistry of I-/I0/I+ enables high specific capacity and voltage in zinc-iodine batteries. Unfortunately, the I+ ions are thermodynamically unstable and are highly susceptible to hydrolysis. Current endeavors primarily focus on exploring interhalogen chemistry to activate the I0/I+ couple. However, the practical working voltage is below the theoretical level. In this study, the I0/I+ redox couple is fully activated, and I+ is efficiently stabilized by a chelation agent of cost-effective urea in the conventional aqueous electrolyte. A record-high plateau voltage of 1.8 V vs Zn/Zn2+ has been realized. Theoretical calculations combined with spectroscopy studies and electrochemical tests reveal that the coordination between the electron-deficient I+ and the electron-rich O and N atoms in urea molecules is thermodynamically favorable for I0/I+ conversion and inhibits the self-disproportionation of I+, which in turn promotes rapid kinetics and excellent reversibility of I0/I+. Moreover, urea decreases the water activity in the electrolyte by forming hydrogen bonds to further suppress the hydrolysis of I+. Accordingly, a high specific capacity of 419 mAh g-1 is delivered at 1C, and 147 mAh g-1 capacity is retained after 10,000 cycles at 5C. This work offers effective insights into formulating halogen-free electrolytes for high-performance aqueous zinc-iodine batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
可爱的人完成签到,获得积分10
刚刚
nightmare关注了科研通微信公众号
刚刚
曦越发布了新的文献求助10
刚刚
段采萱发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
笙歌完成签到,获得积分10
1秒前
黄少阳完成签到,获得积分20
1秒前
热情的远锋完成签到,获得积分10
1秒前
小马甲应助Honahlee采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
发嗲的怀蝶完成签到,获得积分20
2秒前
完美世界应助HL采纳,获得10
2秒前
2秒前
0128lun发布了新的文献求助10
2秒前
ggg完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
chen发布了新的文献求助10
5秒前
内向以彤完成签到,获得积分10
5秒前
笙歌发布了新的文献求助10
6秒前
Orange应助paleo-地质采纳,获得10
6秒前
残酷无情猫猫头完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
时刻保持质疑完成签到,获得积分10
7秒前
adi发布了新的文献求助10
7秒前
Limerence完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
段采萱完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
Hello应助Liens采纳,获得10
11秒前
nightmare发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5608436
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4693073
关于积分的说明 14876620
捐赠科研通 4717595
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2544222
邀请新用户注册赠送积分活动 1509305
关于科研通互助平台的介绍 1472836