Fluorinated interphase enables reversible aqueous zinc battery chemistries

法拉第效率 电解质 阳极 电池(电) 水溶液 电偶阳极 剥离(纤维) 电镀(地质) 化学工程 无机化学 电极 材料科学 化学 阴极保护 有机化学 复合材料 功率(物理) 物理化学 工程类 地质学 物理 量子力学 地球物理学
作者
Longsheng Cao,Dan Li,Travis P. Pollard,Tao Deng,Bao Zhang,Chongyin Yang,Long Chen,Jenel Vatamanu,Enyuan Hu,Matt J. Hourwitz,Lin Ma,Michael S. Ding,Qin Li,Singyuk Hou,Karen J. Gaskell,John T. Fourkas,Xiao‐Qing Yang,Kang Xu,Oleg Borodin,Chunsheng Wang
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:16 (8): 902-910 被引量:749
标识
DOI:10.1038/s41565-021-00905-4
摘要

Metallic zinc is an ideal anode due to its high theoretical capacity (820 mAh g-1), low redox potential (-0.762 V versus the standard hydrogen electrode), high abundance and low toxicity. When used in aqueous electrolyte, it also brings intrinsic safety, but suffers from severe irreversibility. This is best exemplified by low coulombic efficiency, dendrite growth and water consumption. This is thought to be due to severe hydrogen evolution during zinc plating and stripping, hitherto making the in-situ formation of a solid-electrolyte interphase (SEI) impossible. Here, we report an aqueous zinc battery in which a dilute and acidic aqueous electrolyte with an alkylammonium salt additive assists the formation of a robust, Zn2+-conducting and waterproof SEI. The presence of this SEI enables excellent performance: dendrite-free zinc plating/stripping at 99.9% coulombic efficiency in a Ti||Zn asymmetric cell for 1,000 cycles; steady charge-discharge in a Zn||Zn symmetric cell for 6,000 cycles (6,000 h); and high energy densities (136 Wh kg-1 in a Zn||VOPO4 full battery with 88.7% retention for >6,000 cycles, 325 Wh kg-1 in a Zn||O2 full battery for >300 cycles and 218 Wh kg-1 in a Zn||MnO2 full battery with 88.5% retention for 1,000 cycles) using limited zinc. The SEI-forming electrolyte also allows the reversible operation of an anode-free pouch cell of Ti||ZnxVOPO4 at 100% depth of discharge for 100 cycles, thus establishing aqueous zinc batteries as viable cell systems for practical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大先生完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
白开水完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
Alicia完成签到,获得积分10
4秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
艾斯威尔应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
风声亦寒应助科研通管家采纳,获得30
6秒前
Singularity应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
彼岸彼时发布了新的文献求助10
6秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
zen应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
夏来应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Gauss应助科研通管家采纳,获得30
7秒前
一石二鸟应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
夏来应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
8秒前
LaoLuo发布了新的文献求助10
9秒前
研友_VZG7GZ应助火星上问柳采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
ca0ca0完成签到,获得积分10
12秒前
星空完成签到,获得积分10
13秒前
小飞发布了新的文献求助10
14秒前
结实煎饼完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3134791
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2785712
关于积分的说明 7773726
捐赠科研通 2441524
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1297985
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625075
版权声明 600825