Auf dem Weg zu nachhaltigen Metall-Iod-Batterien: Materialien, Elektrochemie und Designstrategien

Zusammenfassung Aufgrund der natürlichen Verfügbarkeit von Iod, Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit sind Metall-Iod-Batterien wettbewerbsfähig für die Energiespeichersysteme der nächsten Generation mit hoher Energiedichte und großer Leistungsdichte. Allerdings wirken sich die inhärenten Eigenschaften von Iod, wie elektronische Isolation und Shuttle-Verhalten löslicher Iod-Spezies, negativ auf die Leistungsrate, Zyklizität und das Selbstentladeverhalten von Metall-Iod-Batterien aus, während das dendritische Wachstum und die Metallkorrosion an der Anodenseite potenzielle Sicherheitsrisiken und geringere Haltbarkeit mit sich bringen. Diese Probleme im Metall-Iod-System bestehen weiterhin und müssen dringend gelöst werden. In diesem Zusammenhang fassen wir den Forschungsfortschritt bei Metall-Iod-Batterien der letzten Jahrzehnte zusammen. Zunächst werden die Klassifikation, die Designstrategie und der Reaktionsmechanismus der Iod-Elektrode kurz umrissen. Zweitens werden die aktuellen Entwicklungen und Schutzstrategien herkömmlicher Metallanoden in Metall-Iod-Batterien hervorgehoben, und einige potenzielle Anodenmaterialien sowie deren Designstrategien werden vorgeschlagen. Drittens werden die wichtigsten elektrochemischen Parameter von modernen Metall-Iod-Batterien verglichen und analysiert, um kritische Probleme zu lösen, die zur Realisierung zukünftiger Iod-basierter Energiespeichersysteme erforderlich sind. Daher ist das Ziel dieses Reviews, die Entwicklung von Metall-Iod-Batterien zu fördern und Leitlinien für deren Design bereitzustellen.