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Constructing Nonaqueous Rechargeable Zinc-Ion Batteries with Zinc Trifluoroacetate

电解质 电化学 电化学窗口 乙腈 阳极 电导率 无机化学 盐(化学) 化学 离子电导率 电极 有机化学 物理化学
作者
Gang Ni,Guoyin Zou,Mengmeng Sun,Fei Xu,Zhiqiu Pan,Fu‐Hu Cao,Chenggang Zhou
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (10): 12437-12447 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acsaem.2c02069
摘要

Rechargeable zinc-ion batteries (RZIBs) are recognized as promising alternative energy storage techniques for large-scale application. Using organic electrolytes with wide electrochemical stability windows to construct nonaqueous RZIBs enables high operating voltage and energy density. However, the selection of zinc salts with cost-effectiveness and excellent electrochemical performance for nonaqueous electrolytes is limited. In this work, the electrochemical properties of a competitive zinc salt, zinc trifluoroacetate (Zn(TFA)2), are investigated in acetonitrile and triethyl phosphate. It is found that the Zn(TFA)2 is highly soluble in the organic solvents, reaching 15 mol·kg–1 in acetonitrile. The Zn(TFA)2 electrolytes show a wide electrochemical stability window of 2.2 V, good conductivity of 6.14 mS·cm–1 at 1.0 mol·kg–1, and good compatibility with the Zn metal anode. Zn(TFA)2 tends to form ion pairs or aggregates in triethyl phosphate, which improve the electrochemical stability but partially expense the ionic conductivity. Full batteries are fabricated with the Zn(TFA)2 electrolytes using potassium manganese hexacyanoferrate as the cathode. The batteries with Zn(TFA)2-AN-TEP (19%) electrolyte deliver a high specific density of 181.9 Wh·kg–1 at 0.1 A·g–1 and excellent cyclic stability with a capacity retention rate of 71.7% after 1000 cycles at 0.5 A·g–1. Our results suggest that the Zn(TFA)2 is a promising candidate of zinc salts in the application of nonaqueous RZIBs.
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