Molecular Chain Rearrangement of Natural Cellulose‐Based Artificial Interphase for Ultra‐Stable Zn Metal Anodes

相间 阳极 材料科学 化学工程 枝晶(数学) 金属 无定形固体 电极 水溶液 冶金 化学 结晶学 有机化学 物理化学 遗传学 数学 生物 工程类 几何学
作者
Jizhen Wang,Long Jiao,Chao Yi,Hongyuan Bai,Qiaoyun Liu,Yusen Fu,Jiajia Liu,Chuang Wang,Yechen Lei,Tian Zhang,Jiaqi Wen,Leixin Yang,Dengkun Shu,Shuo Yang,Chen‐Yang Li,Huan Li,Wenjun Zhang,Bowen Cheng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (7): e202418992-e202418992 被引量:27
标识
DOI:10.1002/anie.202418992
摘要

Abstract The unstable electrolyte‐anode interface, plagued by parasitic side reactions and uncontrollable dendrite growth, severely hampers the practical implementation of aqueous zinc‐ion batteries. To address these challenges, we developed a regenerated cellulose‐based artificial interphase with synergistically optimized structure and surface chemistry on the Zn anode (RC@Zn), using a facile molecular chain rearrangement strategy. This RC interphase features a drastically increased amorphous region and more exposed active hydroxyl groups, facilitating rapid Zn 2+ diffusion and homogeneous Zn 2+ interface distribution, thereby enabling dendrite‐free Zn deposition. Additionally, the compact texture and abundant negatively charged surface of the RC interphase effectively shield water molecules and harmful anions, completely preventing H 2 evolution and Zn corrosion. The superior mechanical strength and adhesion of the RC interphase also accommodate the substantial volume changes of Zn anodes even under deep cycling conditions. Consequently, the RC@Zn electrode demonstrates an outstanding cycling lifespan of over 8000 hours at a high current density of 10 mA cm −2 . Significantly, the electrode maintains stable cycling even at a 90 % depth of discharge and ensures stable operation of full cells with a low negative/positive capacity ratio of 1.6. This study provides new solution to construct highly stable and deep cycling Zn metal anodes through interface engineering.
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