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
田様应助tf采纳,获得10
刚刚
april发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
Maximuszhao发布了新的文献求助10
刚刚
Yummy完成签到,获得积分10
1秒前
yxq发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI2S应助卷卷菜采纳,获得10
2秒前
NN应助江生采纳,获得10
2秒前
MZZ完成签到,获得积分10
2秒前
吧啦啦啦啦啦完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
高高发布了新的文献求助10
3秒前
PF发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
小麻花发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
优美匕完成签到,获得积分10
4秒前
wslzl发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
zjh完成签到,获得积分10
5秒前
领导范儿应助猫猫采纳,获得10
5秒前
5秒前
带路完成签到,获得积分10
6秒前
Oreaee完成签到,获得积分10
6秒前
sufjan发布了新的文献求助10
6秒前
SciGPT应助gy采纳,获得10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
葳蕤苍生发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
科研通AI6.2应助小超人采纳,获得10
7秒前
Shen发布了新的文献求助10
7秒前
qinjiayin发布了新的文献求助30
9秒前
ssll发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
dizi发布了新的文献求助10
9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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
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 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6054387
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7878323
关于积分的说明 16283054
捐赠科研通 5199662
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2782253
邀请新用户注册赠送积分活动 1765060
关于科研通互助平台的介绍 1646415