Atomic Sn Encapsulation with Visualizing Mitigated Active Zinc Loss toward Anode‐Lean Zinc Metal Battery

材料科学 成核 阳极 容量损失 金属 化学工程 纳米技术 原子层沉积 电化学 冶金 电极 薄膜 物理化学 化学 工程类 有机化学
作者
Xinren Zhang,Changzhen Qu,Xiuhai Zhang,Peng Xu,Yuqian Qiu,Yanxia Su,Jianrong Zeng,Zhe Liu,Xingrui Liu,Weihong Qi,Hongqiang Wang,Fei Xu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (30) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/aenm.202401139
摘要

Abstract Aqueous Zn ion batteries promise high safety and sustainability for large‐scale energy storage but are severely impeded by catastrophic dendrite growth and parasitic reactions of Zn anode with irreversible Zn loss. Constructing ultrafine zincophilic seeding sites in hosting interphases has emerged as a viable strategy for reversible plating/stripping. Nevertheless, systematic unravelling of downsized nucleation sites and spatial distribution along with manifesting active Zn loss mechanism, remains scant yet imperative. Herein the atomic Sn encapsulated in hollow carbon spheres is proposed (At‐Sn@HCN) as interphase combined with in situ optical microscope for visualizing the active Zn loss. The atomic‐level Sn serves as robust nucleation sites to minimize nucleation barrier while the hollow architecture homogenizes the local charge distribution. Consequently, dense Zn deposition is visualized with neglected Zn loss for At‐Sn@HCN, in sharp contrast to hollow carbon spheres (HCN) and bulk Sn‐loaded HCN visualizing dead Zn formation and interphase peeling off, respectively. Consequently, the full cells achieve prolonged cycling under anode‐lean configuration for 500 cycles, and even can be stably operated under negative to positive areal capacity ratio of 2.2 with alleviated decay rate, superior to those of most reported literatures. These findings open up new horizons for practical deployment of Zn metal batteries.
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