Cl0-Cl-氧化还原反应(CLRR)氯基电池具有高氧化还原电位和大理论容量等特点,有望用于高性能储能。 然而,CLRR固有的气液转换特性,以及不良的CL固定,会导致Cl2泄漏,降低电池的可逆性,并引发安全问题。
这里香港城市大学志春怡团队以硒基有机分子二苯二硒化物(Di-Ph-Se)为CL锚定剂,通过硫-卤配位化学实现了原子级CL固定,并制备了具有超低Cl和显著放电电压(187 v vs zn2+/zn)。两个氧化的Cl0锚定在单个pH-Se上,以及Se的多价转化,有助于六电子转换过程,实现高达507 mAh g-1的高放电容量,平均电压为151 V,库仑效率高达 993%,能量密度高达665 Wh kg-1。
基于所开发的带有CLRR的Di-Ph-SE电极优异的可逆性,它表现出优异的倍率性能(在5 A g-1时为205 mAh g-1)和循环性能(500次循环后容量保持率为77)。3%)。值得注意的是,这款软包电池最多有 6 个87 mAh cm-2 创纪录的面积容量和自放电性能证明了实际应用的巨大潜力。
图1含CLRR的Zn-Di-Ph-SE电池的电化学性能
综上所述,本工作使用双pH-Se作为Cl锚定剂,将两个Cl0原子锚定在一个pH-Se上,实现了高效的Cl原子固定。 得到的 zn||DI-PH-SE电池具有理想的六电子转换过程,可提供令人印象深刻的放电电压(高达1.)。51V)和放电容量(507 mAh g-1)。
此外,由于稳定的分子结构和电解质,实现了非凡的循环性能,循环500次后容量保持率高达773%。zn||Di-PH-SE电池具有显著的倍率性能和高面积容量,自放电率低,静置5天后容量保持率约为725%。因此,使用硫基锚固剂设计策略为在电池中实施可逆卤素氧化还原化学开辟了新的途径。
图2评估ZN-Di-PH-SE电池的稳定性和实用性
selenium-anchored chlorine redox chemistry in aqueous zinc dual-ion batteries,advanced materials2023 doi: 10.1002/adma.202309330