Multidentate Chelating Ligands Enable High‐Performance Zinc‐Bromine Flow Batteries

溶剂化 化学 溴化锌 无机化学 枝晶(数学) 电偶阳极 吸附 流动电池 分子 有机化学 阳极 电解质 物理化学 电极 几何学 数学 阴极保护
作者
Weicheng Xia,Kunchi Xie,Shang Gao,Zhen Song,Long Chen,Chunzhong Li
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (6): e202418669-e202418669 被引量:14
标识
DOI:10.1002/anie.202418669
摘要

Zinc bromine flow battery (ZBFB) is a promising battery technology for stationary energy storage. However, challenges specific to zinc anodes must be resolved, including zinc dendritic growth, hydrogen evolution reaction, and the occurrence of "dead zinc". Traditional additives suppress side reactions and zinc dendrite formation by altering the solvation structure of Zn2+ and adsorbing onto the zinc surface through only a limited number of zincophilic sites, resulting in weak adsorption on zinc metal and potential inability to simultaneously optimize the solvation structure of zinc ions. Obviously, increasing the number of potential zincophilic sites in the additive can significantly enhance the interaction with zinc. Herein, we propose a strong chelate, ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMPA) as the additive, which boasts six potent zincophilic sites, not only promotes the formation of the water-deficient inner Helmholtz plane but also plays a crucial role in restructuring the solvation environment of Zn2+. As a result, the zinc symmetric flow battery with EDTMPA exhibited exceptional coulombic efficiency of 99.4 % over 800 cycles, surpassing the previous studies by a significant margin. Furthermore, the assembled ZBFB has showcased a dendrite-free and enduring cycling over 400 cycles at 80 mA cm-2.
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