Missing-linker bifunctional MIL-125(Ti)-Zn interface modulation layer to simultaneously suppress hydrogen evolution reaction and dendrites for Zn metal anodes

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作者
Chenyang Zhao,Ying Du,Zhikun Guo,Aosai Chen,Nannan Liu,Xingyuan Lu,Lishuang Fan,Yu Zhang,Naiqing Zhang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:53: 322-330 被引量:60
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.09.014
摘要

Rechargeable Zn-based aqueous batteries have attracted rising attention due to their inherent safety, high capacity and cost-effectiveness. Unfortunately, the cycling performance and Coulombic efficiency of zinc anode are far from satisfactory because of the uneven plating/stripping process and competitive hydrogen evolution reaction (HER) in zinc metal batteries. Herein, we construct a missing-linker bifunctional MIL-125(Ti)-Zn as the interface modification layer of zinc metal anode. MIL-125(Ti)-Zn obtained electron-rich oxygen sites through the missing-linker, which can effectively regulate the diffusion behavior of Zn2+ through low Zn2+ diffusion barrier. In addition, strong adsorption of H* on oxygen sites inhibits the release of hydrogen, so as to suppress HER and dendrites for Zn metal anode. Based on this synergistic effect, MIL-125(Ti)-Zn has a low hydrogen evolution current density -21.4 mA cm–2 at −2 V and weak activity for HER. The symmetric cell based on MIL-125(Ti)[email protected] anode exhibits favorable cyclicality for over 2100 h with voltage hysteresis of ∼80 mV at 1 mA cm−2, showing the nearly incremental quantity of eleven and fortyfold in cycle life compared with MIL-125(Ti)@Zn anode and bare Zn anode, respectively. This MIL-125(Ti)[email protected] anode also releases a high CE of 99.01% at 1 mA cm−2.
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