Reversible uniform and fine deposition stabilizing zinc anode at low temperature

材料科学 阳极 沉积(地质) 化学工程 纳米技术 冶金 电极 物理化学 沉积物 生物 工程类 古生物学 化学
作者
Wenwen Song,Xuefang Xie,Longfei Deng,Anqiang Pan,Guozhong Cao,Shuquan Liang,Guozhao Fang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:70: 103489-103489 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103489
摘要

The performance of low-temperature aqueous zinc metal batteries (AZMBs) is significantly hindered by the elevated freezing point of the aqueous electrolyte and the sluggish kinetics associated with Zn2+/Zn deposition/stripping reactions on the Zn anode. Here, we reported a functionalized electrolyte inducing a reversible uniform and fine deposition on Zn anode, which significantly enhances the low-temperature cyclic stability of Zn anode and AZMBs. The ethylene glycol and L-cysteine (L-Cys) in the electrolyte works together to achieve this goal. Specially, the L-Cys was found to be primarily responsible for rapid desolvation of Zn2+ and uniformly compact deposition of fine zinc particles at the interface. The Zn||Zn symmetric batteries demonstrate an extended operational lifespan exceeding 2,000 hours at a high rate and substantial area capacity of 10 mA cm−2 and 10 mA h cm−2, along with an impressive depth of discharge of 86.2% over a duration of 300 hours under ambient conditions. When at low temperature (-20 ℃), the Zn||Zn symmetric battery exhibits a remarkable cyclic stability for over 4,000 hours at both 1 mA cm−2 and 1 mA h cm−2, while Zn||ZnxV2O5·H2O full cell can last 1,000 cycles. In addition, the pouch battery demonstrates an impressive 95% capacity retention even after undergoing 540 cycles. This study presents a fresh outlook on enhancing the performance of AZMBs at low temperatures.
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