Anti‐swelling Microporous Membrane for High‐capacity and Long‐life Zn–I2 Batteries

微型多孔材料 材料科学 法拉第效率 化学工程 电池(电) 电化学 化学 复合材料 电极 生物化学 功率(物理) 物理 物理化学 量子力学 工程类
作者
Qianru Chen,Junnan Hao,Yilong Zhu,Shaojian Zhang,Peipei Zuo,Xun Zhao,Mietek Jaroniec,Shi Zhang Qiao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202413703
摘要

Zinc–iodine (Zn–I2) batteries are gaining popularity due to cost‐effectiveness and ease of manufacturing. However, challenges like polyiodide shuttle effect and Zn dendrite growth hinder their practical application. Here, we report a cation exchange membrane to simultaneously prevent the polyiodide shuttle effect and regulate Zn2+ deposition. Comprised of rigid polymers, this membrane shows superior swelling resistance and ion selectivity compared to commercial Nafion. The resulting Zn–I2 battery exhibits a high Coulombic efficiency of 99.4% and low self‐discharge rate of 4.47% after 48 h rest. By directing a uniform Zn2+ flux, the membrane promotes a homogeneous electric field, resulting in a dendrite‐free Zn surface. Moreover, its microporous structure enables pre‐adsorption of additional active materials prior to battery assembly, boosting battery capacity to 287 mA h g–1 at 0.1 A g–1. At 2 A g–1, the battery exhibits a steady running for 10,000 cycles with capacity retention up to 96.1%, demonstrating high durability of the membrane. The practicality of the membrane is validated via a high loading (35 mg cm–2) pouch cell with impressive cycling stability, paving a way for membrane design towards advanced Zn–I2 batteries.
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