Design of a permselective interface for highly stable Zn electrodeposition

材料科学 电解质 磺酸盐 电极 聚电解质 水溶液 化学工程 图层(电子) 纳米技术 涂层 离子 无机化学 复合材料 有机化学 聚合物 冶金 化学 物理化学 工程类
作者
Haoran Du,Ruirui Zhao,Jie Ji,Xiaoqun Qi,Ru Wang,Long Qie,Yunhui Huang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:54: 461-468 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.10.060
摘要

In aqueous electrolytes, the deterioration of Zn electrodes is mainly due to the electrolyte species (e.g., H2O, Zn2+, SO42−, etc.) involved side reactions happened at the Zn|electrolyte interface (ZEI). Here, we design a permselective polyelectrolyte (PPE) that is rich in hydrophobic ethylhexyl and anion-blocking sulfonate (–SO3−) groups for Zn electrodes. During Zn electrodeposition, the PPE coating serves as a “screener” to suppress the transportation of undesired electrolyte species (e.g., H2O and SO42−) while homogenizing the Zn-ion flux. The as-designed PPE significantly suppresses the side reactions and prolongs the cycling life of the Zn electrodes. Even with a PPE layer as thin as ∼ 220 nm, the protected Zn electrode delivers an exceptional stability of > 3400 h at an areal capacity of 2 mAh cm−2 and > 1200 h at a higher capacity of 10 mAh cm−2, superior to those of the control cells.

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