乔世璋教授 AM: 蛋白质界面凝胶化实现无梭和无枝晶的锌碘电池

锌-碘（Zn-I2）水系电池具有大规模储能的潜力，但其阴极I2的穿梭效应和阳极Zn的可逆性较差。本文提出了一种界面凝胶化策略，通过引入丝蛋白（SP）添加剂来抑制穿梭效应，同时提高锌的可逆性。在充电/放电过程中，SP可在周期性切换的电场方向的驱动下双向迁移至阴极和阳极界面。对于I2阴极，SP与聚碘化物之间的相互作用形成了凝胶状沉淀，从而避免了聚碘化物的溶解，这体现在其优异的电化学性能上，包括高比容量和库仑效率（CE）（1 C时分别为215 mAh g-1和99.5%）、优异的速率性能（50 C时≈170 mAh g-1）以及更长的耐久性（10 C时6000 个循环）。对于锌阳极，胶状SP可作为保护层，提高锌的可逆性（2 mA cm-2 时平均CE值为 99.7%）并抑制枝晶。因此，具有高负载阴极（37.5 mgiodine cm−2）和高利用率锌阳极（20%）的500 mAh Zn-I2袋式电池实现了显著的能量密度（80 Wh kg-1）和长期耐用性（超过1000 次循环）。这些发现强调了阴极和阳极的同步调制，并证明了Zn-I2电池的实际应用潜力。

图文简介

Zn-I2电池中SP电泳诱导的界面凝胶化

SP凝胶化抑制穿梭效应

Zn-I2电池的电化学性能

Zn-I2电池的反应动力学

锌的可逆性

a) Zn-I2电池的构成示意图；b) 使用两种电解质的Zn-I2袋式电池的GCD曲线和循环性能；d) I2负载与已报道的Zn-I2电池的比较；e) 能量密度和循环寿命与已报道的AZB袋式电池的比较。

论文信息

通讯作者：Shi-Zhang Qiao