构建富氟杂化界面实现水性锌电池负极的防腐和均匀锌沉积

材料科学 阳极 电解质 相间 石墨 水溶液 化学工程 涂层 腐蚀 电化学 电偶阳极 纳米技术 电极 冶金 有机化学 化学 物理化学 工程类 生物 阴极保护 遗传学
作者
Lequan Wang,Long Zhang,Yuhuan Meng,Yixiang Zhang,Junming Kang,Huajing Li,Jiajia Zhang,Zedong Zhao,Hongbin Lu
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:66 (12): 4595-4604 被引量:13
标识
DOI:10.1007/s40843-023-2598-0
摘要

Rechargeable aqueous zinc (Zn) metal batteries (AZMBs) have become the most promising option for large-scale energy storage systems because they utilize low-cost, high-safety aqueous electrolytes. However, the poor reversibility of the Zn anode due to inferior stability in aqueous electrolytes has severely impeded the practical applications of AZMBs. Herein, we propose a fluorine (F)-rich hybrid artificial solid electrolyte interphase (ASEI) to solve the above issue by coating Zn surface with fluorinated graphite and exploiting the interfacial reaction between fluorinated graphite and Zn. The interaction between the electrolyte and Zn was effectively restricted by the hydrophobic fluorinated graphite, thereby improving the corrosion resistance of the Zn anode. Furthermore, the F-rich hybrid interphase comprising fluorinated graphite and in situ generated ZnF2 facilitated the desolvation of Zn2+ and homogenized the Zn2+ flux, effectively inhibiting side reactions and dendrite growth. Consequently, the symmetric cell showed stable cycle performance for over 1400 h at 10 mA cm−2 and 1 mA h cm−2 and for 200 h at 30 mA cm−2 and 10 mA h cm−2, significantly exceeding the performance of the cell with a bare Zn anode. Moreover, the Zn/MnO2 full cell with the MnO2 loading of 6 mg cm−2 maintained more than 80% capacity after 2000 cycles at 1 A g−1. This strategy for constructing fluorinated hybrid ASEI is a promising approach for the design of high-performance AZMBs.

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