Quinone carbonyl activation for in situ constructing kinetic-boosted zincophilic polymer interphase toward high performance Zn metal anode

材料科学 阳极 电化学 动力学 水溶液 相间 无机化学 箔法 吸附 化学工程 电极 有机化学 化学 物理化学 工程类 物理 复合材料 生物 量子力学 遗传学
作者
Yuting Fang,Pengcheng Lei,Haoran Xing,Wenlong Cai,Zhechen Fan,Weiwei Wang,Qianyao Wu,Xiaojun Wu,Yongchun Zhu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:65: 103097-103097 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2023.103097
摘要

A facile interfacial engineering on Zn foil anode to boost fast Zn-ion kinetics for uniform Zn deposition is highly desired in rechargeable Zn batteries. Herein, we report a 3 s dipping method to in situ construct a quinone carbonyl rich polymer interphase on Zn foil with fast Zn-ion capture-transfer-deposition kinetics. Quinone carbonyl obtained through “hydroxyl to carbonyl” oxidation on tannic acid (TA) molecule shows high adsorption to Zn-ion, effectively activating Zn-ion conduction on TA. The quinone carbonyl rich TA based polymer interphase possesses abundant zincophilic carbonyl sites, which facilitate rapid Zn-ion transfer through ample channels, accelerated Zn-ion deposition with carbonyl-assisted [Zn(H2O)6]2+ desolvation, moreover, quick Zn-ion capture from the electrolyte. The fast Zn-ion kinetics regulate super-uniform and flat Zn deposition by promoting multisite Zn nucleation and reducing concentration polarization induced Zn dendrites. Consequently, as-prepared OTA-SO@Zn anode shows high cycling stability (3200 h at 1 mA cm−2/1 mA h cm−2; 550 h at 5 mA cm−2/5 mA h cm−2) in symmetric cell. The OTA-SO@Zn||CNT@MnO2 full cell delivers capacity retention of 99.2 % after 1500 cycles, ranking the top-level of aqueous Zn batteries. This work sheds light on exploration of quinone carbonyl in electrochemical ion-transport and provides an efficient Zn metal protective method with large-scale implementation potential.
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