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Molecular crowding electrolytes for stabilizing Zn metal anode in rechargeable aqueous batteries

阳极 电解质 离子电导率 金属 电流密度 化学 无机化学 电导率 材料科学 化学工程 冶金 电极 物理化学 工程类 物理 量子力学
作者
Lin Li,Song‐Lin Tian,Zhen-Yu Hu,Yu Zhang,Li-Min Chang,Jiajun Wang,Wanqiang Liu,Qingshuang Wang,Fang Wang
出处
期刊:Chinese Chemical Letters [Elsevier BV]
卷期号:35 (7): 109802-109802 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.cclet.2024.109802
摘要

A solid electrolyte interphase (SEI) with a robust mechanical property and a high ionic conductivity is imperative for high-performance zinc metal batteries. However, it is difficult to form such a SEI directly from an electrolyte. In this work, a molecular crowding effect is based on the introduction of Zn(OTF)2 and Zn(ClO4)2 to 2M ZnSO4 electrolytes. Simulations and experiments indicate that the Zn(OTF)2 and Zn(ClO4)2 not only create a molecularly crowded electrolyte environment to promote the interaction of Zn2+ and OTF −, but also participate in the reduction to construct a robust and high ionic-conductive SEI, thus promoting metal zinc deposition to the (002) crystal surface. With this molecular crowding electrolyte, a high current density of 1 mA/cm2 can be obtained by assembling symmetric batteries with Zn as the anode for over 1000 h. And in a temperature environment of −10°C, a current density of 1 mA/cm2 can be obtained by assembling symmetric batteries with Zn for over 200 h. Zn//Bi2S3/VS4@C cells achieve a CE rate of up to 99.81% over 1000 cycles. Hence, the utilization of a molecular crowding electrolyte is deemed a highly effective approach to fabricating a sophisticated SEI for a zinc anode.
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