Inhibition of Vanadium Cathodes Dissolution in Aqueous Zn‐ion Batteries

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作者
Yuhang Dai,Chengyi Zhang,Jianwei Li,Xuan Gao,Ping Hu,Chumei Ye,Hongzhen He,Jiexin Zhu,Wei Zhang,Ruwei Chen,Wei Zong,Fei Guo,Ivan P. Parkin,Dan J. L. Brett,Paul R. Shearing,Liqiang Mai,Guanjie He
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
被引量:49
标识
DOI:10.1002/adma.202310645
摘要

Abstract Aqueous zinc‐ion batteries (AZIBs) have experienced a rapid surge in popularity, as evident from the extensive research with over 30,000 articles published in the past five years. Previous studies on AZIBs have showcased impressive long‐cycle stability at high current densities, achieving thousands or tens of thousands of cycles. However, the practical stability of AZIBs at low current densities (<1C) is restricted to merely 50–100 cycles due to intensified cathode dissolution. This genuine limitation poses a considerable challenge to their transition from the laboratory to the industry. In this study, leveraging density functional theory (DFT) calculations, we described an artificial interphase that achieves both hydrophobicity and restriction of the outward penetration of dissolved vanadium cations, thereby shifting the reaction equilibrium and suppressing the vanadium dissolution following Le Chatelier's principle. Our approach has resulted in one of the best cycling stabilities to date, with no noticeable capacity fading after more than 200 cycles (∼720 h) at 200 mA g −1 (0.47 C). These findings represent a significant advance in the design of ultra‐stable cathodes for aqueous batteries and accelerate the industrialization of aqueous zinc‐ion batteries. This article is protected by copyright. All rights reserved
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