Bidirectional Confined Redox Catalysis Manipulated Quasi‐Solid Iodine Conversion for Shuttle‐Free Solid‐State Zn‐I2 Battery

氧化还原 普鲁士蓝 化学 催化作用 无机化学 阴极 电极 电化学 物理化学 有机化学
作者
Mingli Wang,Jingkang Ma,Hong Zhang,Lin Fu,Xinliang Li,Ke Lu
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:8
标识
DOI:10.1002/smll.202307021
摘要

Abstract Electrochemically reversible conversion of I 2 /I − redox couple in a controllable iodine speciation manner is the eternal target for practical metal‐iodine batteries. This contribution demonstrates an advanced polyiodide‐free Zn‐I 2 battery achieved by the bidirectional confined redox catalysis‐directed quasi‐solid iodine conversion. A core‐shell structured iodine cathode is fabricated by integrating multiporous Prussian blue nanocubes as a catalytic mediator, and the polypyrrole sheath afforded a confinement environment that favored the iodine redox. The zincate Zn x+1 Fe III/II [Fe(CN) 6 ] y has substantially faster zinc‐ion intercalation kinetics and overlapping kinetic voltage profiles compared with the I 2 /ZnI 2 redox, and behave as a redox mediator that catalyze reduction of polyiodides via chemical redox reactions during battery discharging and an exemplary reaction is Zn(I 3 ) 2 +2Zn x+1 Fe II [Fe(CN) 6 ] y =3ZnI 2 +2Zn x Fe III [Fe(CN) 6 ] y , ΔG =−19.3 kJ mol −1 ). During the following recharging process, the electrodeposited ZnI 2 can be facially activated by iron redox hotspots, and the Zn x Fe[Fe III/II (CN) 6 ] y served as a cation‐transfer mediator and spontaneously catalyze polyiodides oxidation (Zn(I 3 ) 2 +2Zn x Fe[Fe III (CN) 6 ] y =3I 2 +2Zn x+1 Fe[Fe II (CN) 6 ] y , ΔG = −7.72 kJ mol −1 ), manipulating the reversible one‐step conversion of ZnI 2 back to I 2 . Accordingly, a flexible solid‐state battery employing the designed cathode can deliver an energy density of 215 Wh kg iodine −1 .
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