Recent advances in zinc-ion dehydration strategies for optimized Zn–metal batteries

脱水 溶剂化 金属 化学 组分(热力学) 水溶液中的金属离子 离子 无机化学 纳米技术 材料科学 有机化学 物理 热力学 生物化学
作者
Haoyu Li,Sijie Li,Ruilin Hou,Yuan Rao,Shaohua Guo,Zhi Chang,Haoshen Zhou
出处
期刊:Chemical Society Reviews [Royal Society of Chemistry]
卷期号:53 (15): 7742-7783 被引量:176
标识
DOI:10.1039/d4cs00343h
摘要

Aqueous Zn-metal batteries have attracted increasing interest for large-scale energy storage owing to their outstanding merits in terms of safety, cost and production. However, they constantly suffer from inadequate energy density and poor cycling stability due to the presence of zinc ions in the fully hydrated solvation state. Thus, designing the dehydrated solvation structure of zinc ions can effectively address the current drawbacks of aqueous Zn-metal batteries. In this case, considering the lack of studies focused on strategies for the dehydration of zinc ions, herein, we present a systematic and comprehensive review to deepen the understanding of zinc-ion solvation regulation. Two fundamental design principles of component regulation and pre-desolvation are summarized in terms of solvation environment formation and interfacial desolvation behavior. Subsequently, specific strategy based distinct principles are carefully discussed, including preparation methods, working mechanisms, analysis approaches and performance improvements. Finally, we present a general summary of the issues addressed using zinc-ion dehydration strategies, and four critical aspects to promote zinc-ion solvation regulation are presented as an outlook, involving updating (de)solvation theories, revealing interfacial evolution, enhancing analysis techniques and developing functional materials. We believe that this review will not only stimulate more creativity in optimizing aqueous electrolytes but also provide valuable insights into designing other battery systems.
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