Cátodo de gel sólido autoensamblado en estado sólido que combate la difusión de yoduro y la auto-descarga para una batería acuosa flexible Zn–I2 estable

Resumen Las baterías recargables acuosas de zinc–yodo (ARZIBs) representan una forma prometedora de almacenamiento de energía sostenible, teniendo elementos altamente abundantes y ambientalmente viables. La baja utilización de yodo sólido y la auto-descarga debido a las propiedades difusivas de los polioyoduros solubles en medios acuosos obstaculizan la estabilidad y el diseño del dispositivo. Se demuestra el concepto de construir una ARZIB en estado sólido con control de auto-descarga limitando la difusión de yoduro mediante reacciones de gel sólido con yodido I 3 − /I − embebido en gel a base de agua en copolímeros en bloque que contienen componentes de yodo altamente activos. El gel catolito tiene una propiedad anfifílica que proporciona alta solubilidad para el yodo y mejor conductividad iónica a partir de las estructuras autoensambladas microcristalinas cúbicas. Este gel previene la difusión de iones yoduro a larga distancia en autoensamblajes multicapa del catolito, seguida por la capa de electrolito de gel debido a polioyoduros auto-trapados en la interfaz núcleo–cáscara y dentro del núcleo hidrofóbico de micelas. En contraste, los iones de zinc positivos difunden fácilmente a través de los canales ricos en agua de poli(óxido de etileno) hidrofílicos. Esta matriz sólida resulta en una capacidad de descarga de 210 mAh g −1 (a una tasa de 1 C) y estabilidad con una capacidad de retención del 94.3% después de 500 ciclos, incluyendo protección contra la auto-descarga. El dispositivo de módulo flexible muestra una excelente flexibilidad durante las deformaciones y la capacidad de alimentar dispositivos con un rendimiento estable.