Stable Zinc Anodes Enabled by a Zincophilic Polyanionic Hydrogel Layer

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作者
Jin‐Lin Yang,Jia Li,Jianwei Zhao,Kang Liu,Peihua Yang,Hong Jin Fan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (27): e2202382-e2202382 被引量:372
标识
DOI:10.1002/adma.202202382
摘要

Abstract The practical application of the Zn‐metal anode for aqueous batteries is greatly restricted by catastrophic dendrite growth, intricate hydrogen evolution, and parasitic surface passivation. Herein, a polyanionic hydrogel film is introduced as a protective layer on the Zn anode with the assistance of a silane coupling agent (denoted as Zn–SHn). The hydrogel framework with zincophilic –SO 3 − functional groups uniformizes the zinc ions flux and transport. Furthermore, such a hydrogel layer chemically bonded on the Zn surface possesses an anti‐catalysis effect, which effectively suppresses both the hydrogen evolution reaction and formation of Zn dendrites. As a result, stable and reversible Zn stripping/plating at various currents and capacities is achieved. A full cell by pairing the Zn–SHn anode with a NaV 3 O 8 ·1.5 H 2 O cathode shows a capacity of around 176 mAh g −1 with a retention around 67% over 4000 cycles at 10 A g −1 . This polyanionic hydrogel film protection strategy paves a new way for future Zn‐anode design and safe aqueous batteries construction.
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