Self‐Assembled Protein Nanofilm Regulating Uniform Zn Nucleation and Deposition Enabling Long‐Life Zn Anodes

阳极 材料科学 成核 电解质 化学工程 溶解 电化学 沉积(地质) 电极 金属 纳米技术 化学 冶金 有机化学 物理化学 古生物学 工程类 生物 沉积物
作者
Bin Zhou,Bianliang Miao,Yue Gao,Aishui Yu,Zhengzhong Shao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (35) 被引量:17
标识
DOI:10.1002/smll.202300895
摘要

Abstract Rechargeable zinc‐ion batteries (RZIBs) have gained promising attention as a feasible alternative for large‐scale energy storage by the virtue of their intrinsic security, environmental benignity, low cost, and high volumetric capacity (5849 mAh cm −3 ). Nevertheless, the deep‐rooted issues of dendrite formation and side reactions in unstable Zn metal anode have impeded RZIBs from being dependably deployed in their proposed applications. Herein, silk fibroin (SF) and lysozyme (ly), as natural biomacromolecules with abundant polar groups arranged in polypeptide backbones, are in situ self‐assembled on the Zn anode surface to construct a homogeneous and compact protein nanofilm. Such protein nanofilm protecting layer presents a negative charge surface and significantly regulates Zn 2+ deposition behavior. Meanwhile, synergistic flexible and robust features of protein nanofilm function as artificial solid electrolyte interface (SEI), accommodates the dynamic volume deformation during deposition/dissolution, and blocks corrosion of side reactions. Consequently, the electrochemical stability of protein nanofilm‐modified Zn anode is greatly improved, with an excellent extended lifespan of over 1100 h at a high current density of 10 mA cm −2 and a high cycling capacity of 10 mAh cm −2 , corresponding to a high depth of discharge (83% DOD Zn ). Furthermore, the highly reversible Zn electrode remarkably improved the overall performance of MnO 2 ||Zn full‐cells.
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