Differentiating contribution to desolvation ability from molecular structure and composition for screening highly-effective additives to boost reversibility of zinc metal anode

材料科学 阳极 金属 电解质 硫脲 尿囊素 尿素 枝晶(数学) 电化学 齿合度 化学工程 无机化学 冶金 电极 物理化学 有机化学 化学 几何学 工程类 数学
作者
Yichan Hu,Jimin Fu,Hao Hu,Derek Ho,Haibo Hu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:55: 669-679 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.12.030
摘要

Optimizing aqueous electrolytes with additives is a practical strategy to postpone dendrite formation on Zn metal anode (ZMA) and therefore boost rechargeability of full zinc metal batteries (ZMBs). However, the fundamental screening principles of additives diverse in molecular structure and composition are still elusive. Herein, thiourea, urea, and allantoin are investigated as additives to regulate ZnSO4 baseline electrolyte. By combining systematical electrochemical measurements with detailed numerical simulation analysis, two fundamental principles for screening the additives with stronger desolvation ability toward hydrated zinc ions have been identified: (i) in molecular composition, carbonyl (urea) is better than thiocarbonyl (thiourea), and (ii) in molecular structure, bidentate coordination mode (allantoin) outperforms monodentate mode (urea). Consequently, an electrostripping/plating lifespan over 600 h in the Zn||Zn symmetric cell cycling under a depth of discharge up to 5.2% is realized with the optimum allantoin-ZnSO4 hybrid electrolyte, significantly boosting the rechargeability (85.7% capacity retention over 2000 cycles) of assembled ZMA||[email protected]2 full ZMBs than that with additive-free ZnSO4 electrolyte (40.5%). This work provides closer insights into the correlation between desirable dendrite-free behavior of ZMA and molecular characteristics of additives, and practical guidance for rational selection of more efficient additives to inhibit hydration of Zn2+ and suppress dendrite grown on ZMA.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lemon完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
hrrypeet完成签到,获得积分10
刚刚
略略略爱完成签到 ,获得积分10
刚刚
外向如冬完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
研友_LkYKJZ完成签到,获得积分10
1秒前
威武鞅完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
善学以致用应助99采纳,获得10
2秒前
爱听歌的寒香完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
迷路的诗槐完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
violetlishu发布了新的文献求助10
3秒前
小二郎应助hxdqhg采纳,获得10
3秒前
Joyceban完成签到,获得积分10
3秒前
ss13l完成签到,获得积分10
4秒前
顺利半梦完成签到,获得积分10
4秒前
浮光完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
暖暖发布了新的文献求助10
4秒前
博修发布了新的文献求助10
5秒前
蓝色的云完成签到,获得积分10
5秒前
复杂若男完成签到,获得积分20
5秒前
欲望被鬼应助外向如冬采纳,获得20
5秒前
充电宝应助长情墨镜采纳,获得10
6秒前
可爱的函函应助一二采纳,获得10
6秒前
6秒前
wbn1212发布了新的文献求助200
6秒前
cui完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
执着的灯泡完成签到,获得积分10
7秒前
施耐德发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
Robin发布了新的文献求助10
9秒前
ossantu发布了新的文献求助10
9秒前
Forever完成签到,获得积分10
9秒前
灵巧板栗完成签到,获得积分20
10秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Mechanistic Modeling of Gas-Liquid Two-Phase Flow in Pipes 2500
Structural Load Modelling and Combination for Performance and Safety Evaluation 800
Conference Record, IAS Annual Meeting 1977 610
Virulence Mechanisms of Plant-Pathogenic Bacteria 500
白土三平研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3556082
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3131635
关于积分的说明 9392313
捐赠科研通 2831483
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1556442
邀请新用户注册赠送积分活动 726605
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 715912