Constructing robust heterostructured interface for anode-free zinc batteries with ultrahigh capacities

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作者
Xinhua Zheng,Zaichun Liu,Jifei Sun,Ruihao Luo,Kui Xu,Mingyu Si,Ju Kang,Yuan Yuan,Shuang Liu,Touqeer Ahmad,Taoli Jiang,Na Chen,Mingming Wang,Yan Xu,Mingyan Chuai,Zhengxin Zhu,Qia Peng,Yahan Meng,Kai Zhang,Weiping Wang,Wei Chen
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:140
标识
DOI:10.1038/s41467-022-35630-6
摘要

Abstract The development of Zn-free anodes to inhibit Zn dendrite formation and modulate high-capacity Zn batteries is highly applauded yet very challenging. Here, we design a robust two-dimensional antimony/antimony-zinc alloy heterostructured interface to regulate Zn plating. Benefiting from the stronger adsorption and homogeneous electric field distribution of the Sb/Sb 2 Zn 3 -heterostructured interface in Zn plating, the Zn anode enables an ultrahigh areal capacity of 200 mAh cm −2 with an overpotential of 112 mV and a Coulombic efficiency of 98.5%. An anode-free Zn-Br 2 battery using the Sb/Sb 2 Zn 3 -heterostructured interface@Cu anode shows an attractive energy density of 274 Wh kg −1 with a practical pouch cell energy density of 62 Wh kg −1 . The scaled-up Zn-Br 2 battery in a capacity of 500 mAh exhibits over 400 stable cycles. Further, the Zn-Br 2 battery module in an energy of 9 Wh (6 V, 1.5 Ah) is integrated with a photovoltaic panel to demonstrate the practical renewable energy storage capabilities. Our superior anode-free Zn batteries enabled by the heterostructured interface enlighten an arena towards large-scale energy storage applications.
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