High-voltage and dendrite-free zinc-iodine flow battery

Caixing Wang; Guoyuan Gao; Yaqiong Su; Ju Xie; Dunyong He; Xuemei Wang; Yanrong Wang; Yonggang Wang

doi:10.1038/s41467-024-50543-2

학술저널 cc-by Full-text

저자정보: Caixing Wang Guoyuan Gao Yaqiong Su Ju Xie Dunyong He Xuemei Wang Yanrong Wang Yonggang Wang

출처: Springer Science and Business Media LLC Nature Communications 15(1)

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Zn-I2 flow batteries, with a standard voltage of 1.29 V based on the redox potential gap between the Zn2+-negolyte (-0.76 vs. SHE) and I2-posolyte (0.53 vs. SHE), are gaining attention for their safety, sustainability, and environmental-friendliness. However, the significant growth of Zn dendrites and the formation of dead Zn generally prevent them from being cycled at high current density (>80 mA cm-2). In addition, the crossover of Zn2+ across cation-exchange-membrane also limits their cycle stability. Herein, we propose a chelated Zn(P2O7)26- (donated as Zn(PPi)26-) negolyte, which facilitates dendrite-free Zn plating and effectively prevents Zn2+ crossover. Remarkably, the utilization of chelated Zn(PPi)26- as a negolyte shifts the Zn2+/Zn plating/stripping potential to -1.08 V (vs. SHE), increasing cell voltage to 1.61 V. Such high voltage Zn-I2 flow battery shows a promising stability over 250 cycles at a high current density of 200 mA cm-2, and a high power density up to 606.5 mW cm-2.

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