2D VS2@MXene Based Zinc Ion Batteries with SPANI‐Contained Electrolyte Enables Dendrite‐Free Anode for Stable Cycling

电解质 材料科学 阳极 阴极 电池(电) 枝晶(数学) 化学工程 电导率 电化学 电极 冶金 化学 物理化学 工程类 物理 功率(物理) 量子力学 数学 几何学
作者
Peiyu Meng,Wei Wang,Jiayin Shang,Pan Liu,Hao Xu,Qiguan Wang,Sumin Wang,Feifei Wang,Xinhai Wang
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:7 (4) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/smtd.202201471
摘要

Regarded as one of the popular cathode materials in aqueous zinc ion batteries (ZIBs), VS2 has unsatisfied cycling stability and relatively low capacity owing to its poor conductivity and low mechanical properties. To this regard, compositing VS2 with high-conductive 2D transition metal carbide (MXene) has been an effective method recently. However, the Zn dendrite on the anode electrode derived from the uncontrollable sluggish migration of solvated Zn2+ /H2 O ions seriously threatens the application safety of ZIB batteries. To effectively regulate the diffusion of zinc ions, in this work a conductive polymeric electrolyte of sulfonated polyaniline (SPANI) is added in the electrolyte solution. Under the Zn2+ /SPANI interactions confirmed by X-ray diffraction, Raman, and zeta potential experiments, the Zn2+ /H2 O combination is weakened, and the deposition rate of Zn2+ is increased evaluated by the galvanostatic intermittent titration technique. Theoretical simulation shows that the electrostatic shielding by SPANI combining Zn2- at the zinc/electrolyte interface has important contribution to the significant suppression of Zn dendrite. Accordingly, the fabricated VS2 @MXene||ZnSO4 +SPANI||Zn battery shows high capacity (368.0 mAh g-1 at 0.1 A g-1 ), which remains 96% after 5000 cyclic charge-discharge operations. This work develops an available strategic idea for suppressing growth of metallic dendrites to improve the ZIB performances.
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