N-도핑된 탄소 소재로 가능해진 고전압 및 초안전 수용성 아연-아이오딘 배터리: 질소 배열의 기여를 밝히다

재충전 가능한 수용성 아연-아이오딘(Zn–I2) 배터리는 유망한 전기화학 에너지 저장 기술로 떠올랐습니다. 그러나 전해질로의 아이오딘 종 용해로 인해 발생하는 낮은 사이클 안정성은 실제 응용에 제한을 두었습니다. 여기서는 그램 단위로 제작된 질소-도핑된 다공성 탄소(NPC) 소재를 보고합니다. Zn–I2 배터리에서 아이오딘 호스트로 작용하는 NPC는 높은 비특이 용량(0.2 C에서 345.3 mAh g–1), 우수한 속도 능력(10 C에서 53.2% 용량 유지) 및 주목할 만한 사이클 안정성(10 C에서 10,000 사이클, 80.9% 용량 유지)을 보여줍니다. 더 중요하게도, DFT 계산에 따르면 그래파이트-N(N-Q)이 아이오딘의 가장 강한 흡착을 나타내지만, 피리딘-N(N-6)은 아이오딘의 가장 약한 흡착을 일으킵니다. 또한 N-6/N-Q 비율은 Zn–I2 배터리의 전기화학적 성능을 결정하는 중요한 매개변수입니다. 따라서 설계된 Zn–I2 배터리의 향상된 장기 사이클 안정성과 속도 능력은 N-6/N-Q 비율의 감소에 기인합니다. 이 연구는 고도로 가역적인 Zn–I2 배터리 개발에 있어 큰 의미가 있습니다.