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
打打应助萧一采纳,获得10
1秒前
1秒前
田様应助蔺瑾瑜采纳,获得10
1秒前
1秒前
桃洛璟发布了新的文献求助10
1秒前
Orange应助Yolanda采纳,获得10
2秒前
南方周末发布了新的文献求助10
2秒前
Millllllo应助药得快乐采纳,获得10
3秒前
舒心明杰完成签到,获得积分10
3秒前
文静的翠彤完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
5秒前
Rosaline完成签到,获得积分10
6秒前
zxcharm完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Lucas应助丰富的墨镜采纳,获得10
6秒前
LYC发布了新的文献求助10
8秒前
粗暴的夏旋完成签到,获得积分10
8秒前
Kkxx完成签到 ,获得积分10
9秒前
言言完成签到,获得积分10
9秒前
哎呦喂完成签到,获得积分10
9秒前
烟花应助桃洛璟采纳,获得10
9秒前
9秒前
王艺霖发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
3321发布了新的文献求助20
12秒前
13秒前
萧一发布了新的文献求助10
13秒前
邢yun完成签到 ,获得积分10
13秒前
酷波er应助淡淡桐采纳,获得10
13秒前
微动完成签到,获得积分10
14秒前
松园112完成签到,获得积分10
14秒前
yxl发布了新的文献求助10
15秒前
向阳完成签到 ,获得积分10
16秒前
winston完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
winston发布了新的文献求助10
19秒前
俭朴的甜瓜应助微动采纳,获得30
20秒前
煎饼果子完成签到 ,获得积分10
20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
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
Materials Informatics Molecules, Crystals and Beyond A volume in Acta Materialia Book Series 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7046102
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8712210
关于积分的说明 18447699
捐赠科研通 6560066
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3118498
关于科研通互助平台的介绍 2204298
邀请新用户注册赠送积分活动 2093869