Nature-Inspired Interfacial Engineering for Highly Stable Zn Metal Anodes

材料科学 金属 阳极 冶金 化学工程 纳米技术 工程类 化学 电极 物理化学
作者
Canbin DENG,Yang Li,Sijing Liu,Jinglei Yang,Baoling Huang,Jiapeng Liu,Jiaqiang Huang
出处
期刊:Social Science Research Network [Social Science Electronic Publishing]
标识
DOI:10.2139/ssrn.4327354
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) emerge as a potential candidate for large-scale energy storage applications, due to their low cost, eco-friendliness, and high safety. However, nowadays, ZIBs still suffer from poor cycling stability, owing largely to the severe dendrite growth, corrosion, and hydrogen evolution at the electrolyte/anode interface. Herein, inspired by the biomoleculeassisted cationic transport mechanism in nature, we apply humic acid (HA, a natural ingredient of soil) on the Zn surface for stabilizing the anode/electrolyte interface. Density functional theory calculations indicate that the tuned interactions between Zn2+ and the segments of HA, possibly facilitating the desolvation of Zn2+. The theoretical results are supported by the electrochemical analyses, where the HA-induced interfacial layer promotes the reversible Zn deposition kinetics and suppresses the corrosion and hydrogen evolution. The improved electrochemical performance is validated by Zn/MnO2 coin and pouch cells. These findings not only provide insights into engineering electrolyte/electrode interface but also suggest a broader family of materials in nature for more sustainable batteries.
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