Wässrige Zink–Organoiodin-Batterie mit hohen Kinetiken und dichten Kathoden

Als vielversprechender Kandidat für nachhaltige und sichere Energiespeichersysteme haben wässrige Zink-Ionen-Batterien erhebliche Aufmerksamkeit erregt. Obwohl organische Verbindungen Vorteile bieten, schränken ihre begrenzte elektrische Leitfähigkeit, die Löslichkeit von Redox-Intermediaten und die geringe Ausnutzung aktiver Gruppen die praktische Anwendbarkeit ein. Hier zeigt PNZ–I2, durch das innovative Design eines Ladungsübertragungscomplexes zwischen Phenazin (PNZ) und Iod (I2), eine stark verbesserte Leitfähigkeit, die schnelle Reaktionskinetiken und dichte Kathoden mit einer Massenbeladung von nahezu 60 mg·cm–2 ermöglicht. Die Bildung von N–H···I Wasserstoffbrückenbindungen vermindert die Löslichkeit der Intermediaten, was zu einer außergewöhnlichen Langzeit-Zyklenstabilität führt. Bei einer hohen Stromdichte von 3,0 A·g–1 behält die Batterie 92% ihrer Kapazität nach 4500 Zyklen. Eine rekordstabile wässrige (1,1 Ah) AZIB behält nach 700 Zyklen 70% Kapazitätsretention. Die Wiederverwertbarkeit von PNZ–I2 nach dem Radfahren in Batterien und die niedrigen Kosten sind direkt mit erneuerbaren Energien und transformierenden Energietechnologien verbunden.