Achieving Long-Cycle-Life Zinc-Ion Batteries through a Zincophilic Prussian Blue Analogue Interphase

普鲁士蓝 法拉第效率 材料科学 阳极 成核 水溶液 化学工程 无机化学 电解质 相间 冶金 电化学 电极 化学 有机化学 物理化学 工程类 生物 遗传学
作者
K. J. Chang,Shuangying Zhao,Wenzhuo Deng
出处
期刊:Molecules [MDPI AG]
卷期号:29 (7): 1501-1501 被引量:4
标识
DOI:10.3390/molecules29071501
摘要

The practical application of rechargeable aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) has been severely hindered by detrimental dendrite growth, uncontrollable hydrogen evolution, and unfavorable side reactions occurring at the Zn metal anode. Here, we applied a Prussian blue analogue (PBA) material K2Zn3(Fe(CN)6)2 as an artificial solid electrolyte interphase (SEI), by which the plentiful -C≡N- ligands at the surface and the large channels in the open framework structure can operate as a highly zincophilic moderator and ion sieve, inducing fast and uniform nucleation and deposition of Zn. Additionally, the dense interface effectively prevents water molecules from approaching the Zn surface, thereby inhibiting the hydrogen-evolution-resultant side reactions and corrosion. The highly reversible Zn plating/stripping is evidenced by an elevated Coulombic efficiency of 99.87% over 600 cycles in a Zn/Cu cell and a prolonged lifetime of 860 h at 5 mA cm−2, 2 mAh cm−2 in a Zn/Zn symmetric cell. Furthermore, the PBA-coated Zn anode ensures the excellent rate and cycling performance of an α-MnO2/Zn full cell. This work provides a simple and effective solution for the improvement of the Zn anode, advancing the commercialization of aqueous ZIBs.

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