Do Zinc Dendrites Exist in Neutral Zinc Batteries: A Developed Electrohealing Strategy to In Situ Rescue In‐Service Batteries

材料科学 电解质 降级(电信) 枝晶(数学) 金属 化学工程 纳米技术 电极 冶金 电气工程 化学 物理化学 几何学 数学 工程类
作者
Qi Yang,Guojin Liang,Ying Guo,Zhuoxin Liu,Boxun Yan,Donghong Wang,Zhaodong Huang,Xinliang Li,Jun Fan,Chunyi Zhi
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:31 (43) 被引量:569
标识
DOI:10.1002/adma.201903778
摘要

Abstract The dendritic issue in aqueous zinc‐ion batteries (ZBs) using neutral/mild electrolytes has remained an intensive controversy for a long time: some researchers assert that dendrites severely exist while others claim great cycling stability without any protection. This issue is clarified by investigating charge/discharge‐condition‐dependent formation of Zn dendrites. Lifespan degradation (120 to 1.2 h) and voltage hysteresis deterioration (134 to 380 mV) are observed with increased current densities due to the formation of Zn dendrites (edge size: 0.69–4.37 µm). In addition, the capacity is also found to remarkably affect the appearance of the dendrites as well. Therefore, at small current densities or loading mass, Zn dendrites might not be an issue, while the large conditions may rapidly ruin batteries. Based on this discovery, a first‐in‐class electrohealing methodology is developed to eliminate already‐formed dendrites, generating extremely prolonged lifespans by 410% at 7.5 mA cm –2 and 516% at 10 mA cm –2 . Morphological analysis reveals that vertically aligned Zn dendrites with sharp tips gradually become passivated and finally generate a smooth surface. This developed electrohealing strategy may promote research on metal dendrites in various batteries evolving from passive prevention to active elimination, rescuing in‐service batteries in situ to achieve elongated lifetime.
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