Synergistic effect of electrolyte additives on the suppression of dendrite growth in a flowless membraneless Zn–Br2 battery

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作者
Hyeonghun Park,Geumyong Park,Santosh Kumar,Hocheol Yoon,Juyeon Baek,Tomas Tamulevičius,Sigitas Tamulevičius,Hyeong-Jin Kim
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier]
卷期号:580: 233212-233212 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2023.233212
摘要

Aqueous ZnBr2 batteries (ZBBs), particularly in flowless and membraneless form (FLML-ZBB), offer a cost-effective and promising large-scale energy storage system. Unfortunately, these batteries suffer from unavoidable Zn dendrite growth and inherent cross-diffusion of volatile and corrosive soluble Br3− species, which can eventually lead to a short circuit and serious self-discharge of the battery, respectively. To address these challenges, a single chamber FLML-ZBB is demonstrated in which the synergic effect of various metal ions (Li+, Na+, K+, Mn2+, and Cr3+) suppresses Zn dendritic growth. In addition, the use of a bromine complexing agent (BCA), 1-ethylpyridinium bromide (1-EPBr), efficiently inhibits cross-diffusion and induces reversible complexation of Br2/Br3−. The experimental results reveal that a battery with both Mn2+ ions and 1-EPBr electrolyte additives shows stable operation and exhibits a high Coulombic efficiency of 98.5% over 700 charge/discharge cycles at a high current density of 20 mA cm−2 and a long cycle life (1600 cycles) of over 3200 h at 1 mA cm−2.
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