Polyiodide Confinement by Starch Enables Shuttle-Free Zn–Iodine Batteries
Shao-Jian Zhang, Junnan Hao, Huan Li, Peng-Fang Zhang, Zu-Wei Yin, Yu-Yang Li, Bingkai Zhang, Zhan Lin, Shi-Zhang Qiao，
Advanced Materials, 34, 2201716 (2022),
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.202201716,
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202201716,
https://doi.org/10.1002/adma.202201716,
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■私たちが検討を行っている全固体型マグネシウム二次電池（ マグネシウムヨウ素イオン二次電池）の一形態においては，
ヨウ素イオンの酸化によるヨウ素分子の発生を極力抑えるための積層型の固体電解質構造（以下のページの構造Aにおける層２０および２１）や，それでも生じてしまった場合に，正極-負極間の移動を妨げるための層（以下のページの構造Aにおける層３１）を設けることで，充放電特性の向上を図っています。
https://www.lpd-lab.com/mg-battery/mg-site/1/
https://www.lpd-lab.com/mg-battery/mg-site/6/
これらは，いわゆる，ヨウ素の「シャトル効果」が起こらないようにするための構造になっていたと考えられます。
さらなる充放電特性の向上を目的として，種々電池系の「シャトル効果」と対策に関した情報検索を行っています。
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「Abstract (和訳）
亜鉛ヨウ素（Zn-I 2）水系電池は、その高いエネルギー/出力密度、安全性、および費用対効果の高さから、有望なエネルギー貯蔵システムとみなされてきた。しかし、ポリヨウ化物のシャトル効果は深刻な活性質量の損失と亜鉛の腐食を引き起こし、Zn-I 2電池のサイクル寿命を制限する。
デンプンとヨウ素の間の発色反応にヒントを得て、デンプンの独特な二重らせん構造により、Zn-I 2電池内でのポリヨウ化物のシャトル効果を抑制するための構造閉じ込め戦略が提案した。
In situ ラマン分光法は、デンプンを使用した場合のI 5 -が支配的な I - /I 2変換メカニズムを実証した。I 5 -は、I 3 -よりもデンプンとの結合がはるかに強く、Zn-I 2電池内でのポリヨウ化物のシャトル効果を抑制する。これは、In situ 紫外可視スペクトルによって確認された。
その結果、高いクーロン効率（0.2 A g -1で約 100% ）と超長期サイクル安定性（>50,000 サイクル）を備えた可逆性の高い Zn-I 2電池が実現した。同時に、X線光電子分光分析で証明されるように、デンプンによるシャトル抑制により、ポリヨウ化物によって引き起こされるZn腐食が効果的に抑制された。この研究は、Zn-I 2電池の障害となるメカニズムについて新たな理解を提供し、サイクル性の高い Zn-I 2電池を実現するための安価だが効果的な戦略を提案する。」
↓物質および電池構造のイメージを把握するために，以下，論文アブストラクトの図への直接リンクを行わせていただきました。
御了承よろしくお願いします。
Supporting Information
「
Chemical reagent
Starch powder (A.R.) was purchased from Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.
Zn foil (15 μm in thickness),
Ketjen black (KB),
Preparation of electrodes and electrolytes
For the starch electrodes preparation, starch, and conductive agent (KB) were mixed with PTFE
binder in a mass ratio of 8: 1: 1, and then the mixture was compressed on carbon cloth. As a
comparison, the KB electrode was fabricated using a similar method, in which KB was mixed
with the PTFE binder in a mass ratio of 9:1. The mass loading was all controlled at around 3 mg
cm‒2. Two types of electrolytes were used, which can be divided into catholyte and anolyte. The
catholyte was prepared by dissolving 0.1 M I2 and 1 M LiI into H2O, and the anolyte was an
aqueous solution containing 0.5 M ZnSO4 and 0.5 M Li2SO4.
」