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Poly(ionic liquid) additive: Aqueous electrolyte engineering for ion rectifying and calendar corrosion relieving

电解质 离子液体 法拉第效率 阳极 材料科学 电化学 化学工程 水溶液 无机化学 离子电导率 化学 电极 有机化学 催化作用 物理化学 工程类
作者
Jinbin Luo,Xinwei Jiang,Yuting Huang,Wenqi Nie,Xingcan Huang,Benjamin Tawiah,Xinge Yu,Hao Jia
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:470: 144152-144152 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144152
摘要

Apart from the key function of regulating zinc (Zn) ions transport kinetics of aqueous Zn-ion energy storage devices, electrolytes also play an important role in restraining the inevitable parasitic reaction and intense dendrite growth on the Zn anode interface. Hence, in this work, a novel poly(ionic liquid) (poly(1-carboxymethyl-3-vinylimidazolium bromide, PCMVIm) additive is rationally designed and applied for Zn ion electrolyte optimization. The carboxyl-rich poly(ionic liquid) additive with polymer chain structure stabilizes the electrode/electrolyte interphase via strong Zn adsorption, and remarkably promotes uniform Zn deposition on its surface, endowing it with strong ion rectifying effects. The PCMVIm additive also effectively reduces byproduct formations on the Zn anode and maintains stable surface impedance against calendar corrosion. Notably, the optimized electrolyte with a 5 % PCMVIm additive ratio exhibits enhanced ionic conductivity (15.13 mS·cm−1) and remarkable Coulombic efficiencies of over 99.4 % for 700 h. The exceptional electrochemical performance of the modified electrolyte endows ultra-long cycle stability, high Coulombic efficiency, and outstanding rate capability for both Zn ion hybrid supercapacitor and Zn ion battery applications. This study provides a novel electrolyte additive engineering for durable aqueous energy storage devices.
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