Electrolyte design for reversible zinc metal chemistry

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作者
Bao Zhang,Jia Yao,Chao Wu,Yuanjian Li,Jia Liu,Jiaqi Wang,Tao Xiao,Tao Zhang,Daqian Cai,Jiawen Wu,Zhi Wei Seh,Shibo Xi,Hao Wang,Wei Sun,Houzhao Wan,Hong Jin Fan
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1) 被引量:11
标识
DOI:10.1038/s41467-024-55657-1
摘要

Metal anodes hold significant promise for next-generation energy storage, yet achieving highly reversible plating/stripping remains challenging due to dendrite formation and side reactions. Here we present a tailored electrolyte design to surpass 99.9% Coulombic efficiency (CE) in zinc metal anodes by co-engineering salts and solvents to address two critical factors: plating morphology and the anode-electrolyte interface. By integrating a dual-salt approach and organic co-solvent design, these issues can be effectively addressed. The resulting hybrid dual-salt electrolyte renders CE of 99.95% at 1 mA cm−2 at a medium concentration (3.5 m). Building upon the near-unity CE, an anode-free cell with ZnI2 cathode can stably run more than 1000 cycles under practical conditions with minimal capacity loss. Our findings provide a promising pathway for the design of reversible metal anodes, advancing metal-based battery technologies for broader energy storage applications. Metal anodes promise next-gen energy storage but face challenges with reversible plating due to dendrites and side reactions. Here the authors combine dual-salt and co-solvent approaches to address these issues in zinc metal battery, achieving 99.95% Coulombic efficiency.
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