Halogenated Zn2+ Solvation Structure for Reversible Zn Metal Batteries

化学 法拉第效率 溶剂化 电解质 电化学 阳极 阴极 水溶液 无机化学 化学工程 溶剂 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Qiu Zhang,Yilin Ma,Yong Lü,Youxuan Ni,Liu Lin,Zhenkun Hao,Zhenhua Yan,Qing Zhao,Jun Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (40): 18435-18443 被引量:365
标识
DOI:10.1021/jacs.2c06927
摘要

Rechargeable aqueous Zn metal batteries have become promising candidates for large-scale electrochemical energy storage owing to their high safety and affordable low cost. However, Zn metal anode suffers from dendritic growth and hydrogen evolution reaction (HER), deteriorating the electrochemical performance. Here, we demonstrate that these challenges can be conquered by introducing a halogen ion into the Zn2+ solvation structure. By designing an electrolyte composed of zinc acetate and ammonium halide, the electron-donating anion I- can coordinate with Zn2+ and transform the traditional Zn(H2O)62+ to ZnI(H2O)5+, in which I- could transfer electrons into H2O and thus suppress HER. The dynamic electrostatic shielding layer formed by concomitant NH4+ can restrict the dendritic growth. As a result, the halogenated electrolyte achieves a high initial coulombic efficiency (CE) of 99.3% in the Zn plating/stripping process and remains at an average of ∼99.8% with uniform Zn deposition. Moreover, Zn-I batteries are constructed by using dissociative I- as the cathode and carbon felt-polyaniline as the conductive and adsorptive layer, exhibiting an average CE of 98.6% without capacity decay after 300 cycles. This work provides insights into the halogenated Zn2+ solvation structure and offers a general electrolyte design strategy for achieving a highly reversible Zn metal anode and batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
123456发布了新的文献求助10
刚刚
科研通AI6.1应助phy采纳,获得10
1秒前
gougou完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
3秒前
流禾乙豫完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
想一夏完成签到,获得积分10
3秒前
小curry完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
wdh完成签到,获得积分10
5秒前
小糊涂仙完成签到,获得积分10
5秒前
xzn1123应助心灵美的翠芙采纳,获得10
5秒前
mxq完成签到,获得积分10
6秒前
NexusExplorer应助小王啵啵采纳,获得10
6秒前
Jasper应助停停走走采纳,获得10
7秒前
科研通AI6.2应助爱小尹采纳,获得10
7秒前
海苔噗噗发布了新的文献求助10
7秒前
mmyhn发布了新的文献求助50
8秒前
wlywdb发布了新的文献求助10
8秒前
灿灿的资源完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI2S应助wckow采纳,获得10
9秒前
10秒前
传奇3应助shanshan采纳,获得10
10秒前
酪酥爱大米完成签到,获得积分10
11秒前
星辰大海应助呆子采纳,获得10
11秒前
11秒前
Bear完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
Zurlliant完成签到,获得积分10
13秒前
呆萌的蚂蚁完成签到 ,获得积分10
13秒前
feifei发布了新的文献求助10
14秒前
ZZZ发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
Banana完成签到,获得积分10
15秒前
于小淘发布了新的文献求助10
16秒前
你好我是LM完成签到,获得积分10
16秒前
杆儿完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 生物化学 化学工程 物理 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6022567
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7642904
关于积分的说明 16169707
捐赠科研通 5170857
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2766894
邀请新用户注册赠送积分活动 1750200
关于科研通互助平台的介绍 1636934