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]
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1秒前
cocolu应助无情黑米采纳,获得10
4秒前
w_sea应助烛夜黎采纳,获得10
7秒前
simiger发布了新的文献求助10
8秒前
明明完成签到 ,获得积分10
8秒前
11秒前
拼搏小丸子完成签到 ,获得积分10
12秒前
14秒前
领导范儿应助MARS采纳,获得10
14秒前
123发布了新的文献求助20
15秒前
Oasis发布了新的文献求助10
15秒前
Ma发布了新的文献求助10
17秒前
Javier完成签到,获得积分10
17秒前
赘婿应助simpleblue采纳,获得30
17秒前
19秒前
19秒前
三三发布了新的文献求助10
20秒前
井一完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
23秒前
24秒前
MARS发布了新的文献求助10
24秒前
小王完成签到,获得积分10
24秒前
xiong完成签到 ,获得积分10
25秒前
柒柒发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
26秒前
27秒前
ffhjlfwex发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
哎哎发布了新的文献求助10
29秒前
zwy109发布了新的文献求助10
30秒前
super chan发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
32秒前
Hello应助明理的南风采纳,获得10
33秒前
chenguo发布了新的文献求助10
33秒前
今后应助123采纳,获得10
35秒前
simiger发布了新的文献求助10
35秒前
zwy109完成签到,获得积分10
36秒前
高分求助中
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger Heßler, Claudia, Rud 1000
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 1000
Natural History of Mantodea 螳螂的自然史 1000
A Photographic Guide to Mantis of China 常见螳螂野外识别手册 800
Autoregulatory progressive resistance exercise: linear versus a velocity-based flexible model 500
Spatial Political Economy: Uneven Development and the Production of Nature in Chile 400
Research on managing groups and teams 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3329591
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2959170
关于积分的说明 8594608
捐赠科研通 2637675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1443672
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 668807
邀请新用户注册赠送积分活动 656231