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A Cascade Battery: Coupling Two Sequential Electrochemical Reactions in a Single Battery
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1002/adma.202105480 Chunlong Dai 1 , Linyu Hu 1 , Xuting Jin 1 , Hao Chen 2 , Xinqun Zhang 1 , Shaohua Zhang 1 , Li Song 1 , Hongyun Ma 3 , Maowen Xu 2 , Yang Zhao 1 , Zhipan Zhang 1 , Huhu Cheng 3 , Liangti Qu 3
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1002/adma.202105480 Chunlong Dai 1 , Linyu Hu 1 , Xuting Jin 1 , Hao Chen 2 , Xinqun Zhang 1 , Shaohua Zhang 1 , Li Song 1 , Hongyun Ma 3 , Maowen Xu 2 , Yang Zhao 1 , Zhipan Zhang 1 , Huhu Cheng 3 , Liangti Qu 3
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Currently, rechargeable electrochemical batteries generally operate on one reversible electrochemical reaction during discharging and charging cycles. Here, a cascade battery that couples two sequential electrochemical reactions in a single battery is proposed. Such a concept is demonstrated in an aqueous Zn–S hybrid battery, where solid sulfur serves as the cathode in the first discharge step and the generated Cu2S catalyzes Cu2+ reduce to Cu/Cu2O to provide the second discharge step. The cascade battery shows many merits compared to traditional batteries. First, it integrates two batteries internally, eliminating the use of additional inactive connecting materials required for external integration. Second, it can more fully utilize the inactive reaction chamber of the battery than traditional batteries. Third, cascade battery can bypass the challenges of thick solid electrode to access high areal capacity. An ultrahigh areal capacity of 48 mAh cm−2 is achieved even at a low solid cathode loading (9.6 mg cm−2). The cascade battery design breaks the stereotype of conventional battery configuration, providing a paradigm for constructing two-in-one batteries.
中文翻译：
级联电池：在单个电池中耦合两个连续的电化学反应
目前，可充电电化学电池通常在放电和充电循环期间以一种可逆的电化学反应运行。在这里，提出了在单个电池中耦合两个连续电化学反应的级联电池。这种概念在水相 Zn-S 混合电池中得到证明，其中固体硫在第一次放电步骤中用作阴极，生成的 Cu 2 S 催化 Cu 2+还原为 Cu/Cu 2O 提供第二个放电步骤。与传统电池相比，级联电池显示出许多优点。首先，它在内部集成了两个电池，无需使用外部集成所需的额外非活性连接材料。其次，它可以比传统电池更充分地利用电池的非活性反应室。第三，级联电池可以绕过厚固体电极获得高面积容量的挑战。即使在低固体阴极负载（9.6 mg cm -2）下也实现了 48 mAh cm -2的超高面积容量。级联电池设计打破了传统电池配置的刻板印象，为构建二合一电池提供了范例。
更新日期：2021-11-01
中文翻译：
级联电池：在单个电池中耦合两个连续的电化学反应
目前，可充电电化学电池通常在放电和充电循环期间以一种可逆的电化学反应运行。在这里，提出了在单个电池中耦合两个连续电化学反应的级联电池。这种概念在水相 Zn-S 混合电池中得到证明，其中固体硫在第一次放电步骤中用作阴极，生成的 Cu 2 S 催化 Cu 2+还原为 Cu/Cu 2O 提供第二个放电步骤。与传统电池相比，级联电池显示出许多优点。首先，它在内部集成了两个电池，无需使用外部集成所需的额外非活性连接材料。其次，它可以比传统电池更充分地利用电池的非活性反应室。第三，级联电池可以绕过厚固体电极获得高面积容量的挑战。即使在低固体阴极负载（9.6 mg cm -2）下也实现了 48 mAh cm -2的超高面积容量。级联电池设计打破了传统电池配置的刻板印象，为构建二合一电池提供了范例。
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