Electrochemical Responsive Alginate Chains Rendered Sol‐to‐Gel Gradient Electrolyte towards Practical Ah‐level Zinc Metal Pouch Cell

电解质 电化学 金属 化学工程 溶胶凝胶 材料科学 化学 纳米技术 电极 冶金 工程类 物理化学
作者
Liheng Zheng,Linhui Chang,Shiyan Xue,Kangning Zhao,Bomian Zhang,Weidong He,Tao Feng,Jinghao Li,Min Wang,Qinyou An,Lei Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202502103
摘要

Zinc metal batteries have been considered as an appealing candidate for grid-scale energy storage devices, but are hindered by the instable interface. Herein, we design a sol-to-gel gradient electrolyte through the simultaneous electrochemical deposition of Zn2+ and alginate. The electrochemical gelation of alginate creates a gradient sol-to-gel interface and enables the high ionic conductivity, where vehicular mechanism dominated transport is maintained in the bulk electrolyte, while a lean-water hydrogel like state is created at the Zn/electrolyte interface to reduce water activity. The electrochemical active alginate undergoes a gelation process to form an egg-shell to confine the Zn2+, rendering a 2D growth mode and inhibiting dendrite growth. By taking the advantages of both fast ion transport and stable interface, the full cell based on Zn/VO2 achieved a stable cycling of 400 cycles at an industrial-level areal capacity of over 4 mAh cm-2 with a capacity retention of 89.25 %. Additionally, we demonstrate the Ah-level pouch cell, which stably operates for over 200 cycles with an almost unity average coulombic efficiency (over 99.90 %). By demonstrating the remarkable performance, our work represents an advancement in zinc metal batteries toward a practical scale and is expected to set a stepping stone for transformative advancements in energy storage technologies.
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