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A Low Cost Aqueous Zn–S Battery Realizing Ultrahigh Energy Density

机译：一种低成本的Zn-S电池实现超高能量密度

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摘要

Rechargeable aqueous zinc ion batteries are enabled by the (de)intercalation chemistry, but bottlenecked by the limited energy density due to the low capacity of cathodes. In this work, carbon nanotubes supported 50 wt% sulfur (denoted as S@CNTs‐50), as a conversional cathode, is employed and a high energy density aqueous zinc–sulfur (Zn–S) battery is constructed . In the electrolyte of 1 m Zn(CH3COO)2 (pH = 6.5) with 0.05 wt% I2 additive where I2 can serve as medium of Zn2+ ions to reduce the voltage hysteresis of S@CNTs‐50 and stabilize Zn stripping/plating, S@CNTs‐50 delivers a high capacity of 1105 mAh g−1 with a flat discharge voltage of 0.5 V, realizing an energy density of 502 Wh kg−1 based on sulfur, which is one of the highest values reported in aqueous Zn‐based batteries that use mild electrolyte. Moreover, the chemical materials cost of this aqueous Zn–S battery can be lowered to be $45 kWh−1 due to the cheap raw materials, reaching to the level of pumped energy storage. Ex situ X‐ray diffraction, Raman spectra, X‐ray photoelectron spectrum, and transmission electron microscopy measurements reveal that sulfur cathode undergoes a conversion reaction between S and ZnS.
机译：可充电的锌离子电池通过（DE）插入化学使能，但由于阴极的低容量而通过有限的能量密度瓶颈。在这项工作中，作为与共同的硫磺（表示为S @ CNTS-50表示的硫磺（表示为S @ CNTS-50），其采用了高能量密度含锌 - 硫（Zn-S）电池。在1M Zn（CH3COO）2（pH = 6.5）的电解质中，其中0.05wt％I2添加剂，其中I2可以用作Zn2 +离子的介质，以减少S @ CNTs-50的电压滞后并稳定Zn剥离/电镀，S @ CNTS-50提供1105 MAH G-1的高容量，具有0.5V的扁平放电电压，实现基于硫的502WH-1的能量密度，这是Zn的水性报告的最高值之​​一使用温和电解质的电池。此外，由于廉价的原料，这种Zn-S电池水溶液的化学材料成本可降低为45 kWh-1，达到泵送能量储存水平。 EX原位X射线衍射，拉曼光谱，X射线光电子能谱和透射电子显微镜测量显示，硫阴极在S和ZnS之间进行转化反应。

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