Realizing wide-temperature Zn metal anodes through concurrent interface stability regulation and solvation structure modulation

溶剂化 电解质 材料科学 溶剂 化学工程 金属 低聚物 溶解 水溶液 热稳定性 乙二醇 阳极 电极 无机化学 化学 高分子化学 有机化学 物理化学 冶金 工程类
作者
Zhen Hou,Ziheng Lu,Qianwen Chen,Biao Zhang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:42: 517-525 被引量:95
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.011
摘要

Stable cycling of Zn metal anodes under thermal extremes remains a grand challenge with the corresponding failure mechanisms largely unexplored. Here, we unravel the origin of thermal instability during Zn plating/stripping. The low temperature renders deteriorative dendrites growth, while a high temperature causes aggravating parasitic reactions. Zn metal/electrolyte interface and electrolyte solvation chemistry are then regulated via the introduction of oligomer poly(ethylene glycol) dimethyl ether as a competitive-solvent into the aqueous electrolyte to circumvent these issues. Complementary experimental and theoretical studies demonstrate that the competitive-solvent shifts water-occupied interface into oligomer one through preferential Zn surface adsorption, enabling dendrite-free Zn morphologies. Furthermore, such solvent alters the electrolyte interaction by re-constructing oligomer/water hydrogen bonds and participating in the solvation sheath of Zn ions, which highly alleviates parasitic reactions. Consequently, Zn metal anodes deliver more than 1600 h Zn cyclic lifetime at all the tested temperatures of 0, 25 and 50 °C, over 10-fold enhancement than in pristine electrolytes. Application-wise, competitive-solvent suppresses the fast cathode dissolution because of highly reduced water activities and realizes the stable Zn/V2O5 full cells over a wide temperature range from -15 to 65 °C.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
咩夸应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
tang应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
杨华启应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
3秒前
xxxgggppp发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
嘀嗒发布了新的文献求助10
3秒前
无花果应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
王豆二完成签到,获得积分20
5秒前
NexusExplorer应助落后从阳采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
Jasper应助张张张张采纳,获得10
8秒前
可爱的函函应助微光熠采纳,获得10
8秒前
慕青应助槿言采纳,获得10
8秒前
传统的逊发布了新的文献求助10
8秒前
年轻的宛发布了新的文献求助10
10秒前
拼搏的怜阳完成签到,获得积分10
12秒前
Ava应助comm采纳,获得10
14秒前
土豆丝发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
SciGPT应助魁梧的鸿煊采纳,获得10
16秒前
16秒前
Unfair发布了新的文献求助30
17秒前
18秒前
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Relation between chemical structure and local anesthetic action: tertiary alkylamine derivatives of diphenylhydantoin 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Synthesis of Human Milk Oligosaccharides: 2'- and 3'-Fucosyllactose 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6072790
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7904120
关于积分的说明 16343813
捐赠科研通 5212405
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2787920
邀请新用户注册赠送积分活动 1770608
关于科研通互助平台的介绍 1648192