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Carbonate-Assisted Chaotropic Electrolyte for Zinc Ion Battery with Wide Temperature Operation

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作者
Zehui Xie,Na Chen,Mingjun Zhang,Mingming Wang,Xinhua Zheng,Shuang Liu,Ruihao Luo,Li Song,Yahan Meng,Zaichun Liu,Zhenyu Li,Wei Chen
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:9 (7): 3380-3390 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.4c00833
摘要

The chaotropic salt electrolyte (CSE) has become an effective strategy to activate low-temperature aqueous zinc-ion batteries. However, the Zn battery performance has been largely compromised due to the side reaction of active water molecules in CSE. Herein we design a Zn(BF4)2 in a propylene carbonate–water cosolvent electrolyte that facilitates the zinc plating/stripping in a wide temperature range (−40 to 60 °C). Theoretical and experimental results demonstrate the dual effect of propylene carbonate on regulating the hydrogen bond network and reshaping the Zn2+ solvation structure, bringing the antifreezing property and smooth Zn plating/stripping. Consequently, at −20 °C, the Cu//Zn asymmetric cell can achieve stable cycling for over 4000 h at 0.5 mAh cm–2. At −40 °C, the Zn//tetrachlorobenzoquinone full battery can deliver a reversible specific capacity of 77.9 mAh g–1 after 700 cycles. This work presents an effective strategy for the development of high-performance ZIBs in a wide temperature range.
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