A twelve-electron conversion iodine cathode enabled by interhalogen chemistry in aqueous solution

碘酸盐 碘化物 化学 水溶液 无机化学 电解质 氧化还原 电化学 电极 溴化物 有机化学 物理化学
作者
Wenjiao Ma,Tingting Liu,Chen Xu,Chengjun Lei,Pengjie Jiang,Xin He,Xiao Liang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:82
标识
DOI:10.1038/s41467-023-41071-6
摘要

The battery chemistry aiming for high energy density calls for the redox couples that embrace multi-electron transfer with high redox potential. Here we report a twelve-electron transfer iodine electrode based on the conversion between iodide and iodate in aqueous electrolyte, which is six times than that of the conventional iodide/iodine redox couple. This is enabled by interhalogen chemistry between iodine (in the electrode) and bromide (in the acidic electrolyte), which provides an electrochemical-chemical loop (the bromide-iodate loop) that accelerates the kinetics and reversibility of the iodide/iodate electrode reaction. In the deliberately designed aqueous electrolyte, the twelve-electron iodine electrode delivers a high specific capacity of 1200 mAh g-1 with good reversibility, corresponding to a high energy density of 1357 Wh kg-1. The proposed iodine electrode is substantially promising for the design of future high energy density aqueous batteries, as validated by the zinc-iodine full battery and the acid-alkaline decoupling battery.
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