Hetero‐Solvation‐Diluted Strongly‐Coordinated Zn2+‐Cosolvent Pairs Downshifting Zn Electrode Potential for High‐Voltage Hybrid Batteries

电解质 阳极 溶剂化 化学 电化学 电池(电) 无机化学 水溶液 电极 材料科学 溶剂 化学工程 物理化学 热力学 有机化学 功率(物理) 工程类 物理
作者
Hongqing Li,Yongchao Tang,Guigui Liu,Jiangfeng He,Yue Wei,Minghui Ye,Yufei Zhang,Qi Yang,Hongfei Li,Zhipeng Wen,Xiaoqing Liu,Cheng Chao Li
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:8 (7) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/smtd.202301081
摘要

Abstract Mild aqueous Zn batteries (AZBs) generally suffer a low‐voltage/energy dilemma, which compromises their competitiveness for large‐scale energy storage. Pushing Zn anode potential downshift is an admissible yet underappreciated approach for high‐voltage/energy AZBs. Herein, with a mild hybrid electrolyte containing in situ‐derived diluted strongly‐coordinated Zn 2+ ‐cosolvent pairs, a considerable Zn anode potential downshift is initially achieved for high‐voltage Zn‐based hybrid batteries. The chosen butylpyridine cosolvent not only strongly coordinates Zn 2+ ions but also acts as a hydrogen‐bond end‐capping agent to inhibit hydrogen evolution reaction (HER). The electrolyte environment with hetero‐solvation‐diluted strongly‐coordinated Zn 2+ ‐cosolvent pairs remarkably lowers Zn 2+ activity, responsible for the Zn electrode potential downshift (−0.330 V vs Zn), confirming to modified Nernst law (Δ E = ln[ a ( Zn 2 + )/a(coordinated solvent)]). With the diluted Zn 2+ ‐containing hybrid electrolyte, the Zn//Zn symmetric cell in the hybrid electrolyte shows a long lifespan over 1270 h at a stripping/plating capacity of 0.4 mA h cm −2 . Compared with in common hybrid electrolytes, the as‐assembled Zn‐MnO 2 hybrid battery delivers a ca. 0.278 V enhanced voltage plateau (1.57 V) and a long‐term cyclability of over 736 cycles. This work opens a new avenue toward Zn anode potential downshift for high‐voltage AZBs, which can extend to other mild metal batteries.
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