Stabilizing Zn Metal Anode Through Regulation of Zn Ion Transfer and Interfacial Behavior with a Fast Ion Conductor Protective Layer

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作者
Na Guo,Zhi Peng,Wenjie Huo,Yuehua Li,Shude Liu,Ling Kang,Xianwen Wu,Lei Dai,Ling Wang,Seong Chan Jun,Zhangxing He
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (47) 被引量:34
标识
DOI:10.1002/smll.202303963
摘要

Aqueous Zn-ion batteries (AZIBs) attract intensive attention owing to their environmental friendliness, cost-effectiveness, innate safety, and high specific capacity. However, the practical applications of AZIBs are hindered by several adverse phenomena, including corrosion, Zn dendrites, and hydrogen evolution. Herein, a Zn anode decorated with a 3D porous-structured Na3 V2 (PO4)3 (NVP@Zn) is obtained, where the NVP reconstruct the electrolyte/anode interface. The resulting NVP@Zn anode can provide a large quantity of fast and stable channels, facilitating enhanced Zn ion deposition kinetics and regulating the Zn ions transport process through the ion confinement effect. The NASICON-type NVP protective layer promote the desolvation process due to its nanopore structure, thus effectively avoiding side reactions. Theoretical calculations indicate that the NVP@Zn electrode has a higher Zn ion binding energy and a higher migration barrier, which demonstrates that NVP protective layer can enhance Zn ion deposition kinetics and prevent the unfettered 2D diffusion of Zn ions. Therefore, the results show that NVP@Zn/MnO2 full cell can maintain a high specific discharge capacity of 168 mAh g-1 and a high-capacity retention rate of 74.6% after cycling. The extraordinary results obtained with this strategy have confirmed the promising applications of NVP in high-performance AZIBs.
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