Carbonyl‐Modulated Lowest Unoccupied Molecular Orbital Energy Directs Machine Learning‐Assisted Screening of Electrolyte Additives Toward Ultra‐Stable Zinc Metal Anodes

材料科学 法拉第效率 阳极 电解质 轨道能级差 阴极 分子轨道 金属 化学工程 溶解度 水溶液 电化学 无机化学 相间 分子 电池(电) 电偶阳极 金属有机骨架 阳离子聚合 密度泛函理论 离子液体 质子化 电镀(地质) 钒酸盐 能量密度 纳米尺度 相位反转 溴化铵
作者
L L Zhang,Shuyu Bi,Xijun Liu,Qiangchao Sun,Xionggang Lu,Hongwei Cheng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.73811
摘要

ABSTRACT The commercialization of aqueous zinc‐ion batteries has long been hindered by side reactions stemming from zinc anode interfacial instability. Organic molecular additives offer an effective solution. Here, using lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy and solubility as dual screening criteria, a novel high‐precision Organic Molecular Attention Prediction Graph Neural Network is developed to enable high‐throughput screening of organic additives. Through Shapley Additive exPlanations and density of states calculations, carbonyl electron localization is established as the dominant descriptor governing interfacial dynamics. α‐ketoglutaric acid (Ket) was selected as the optimal additive based on this principle. Strong coordination between its electronegative carbonyl groups enables the formation of a gradient‐structured solid‐electrolyte interphase on the Zn surface, resulting in uniform Zn 2+ flux distribution and significantly enhancing interfacial reversibility. Experimental demonstrates Zn||Cu cells achieve a high average Coulombic efficiency of 99.93% over 3500 cycles, while Zn||Zn cells exhibit unprecedented longevity of 4550 h (187 days) at 5.0 mA·cm −2 with calendar life exceeding 7000 h, and maintain stability even at ultra‐high current densities of 30 mA·cm −2 . Full cells paired with high‐loading (∼10 mg cm −2 ) ammonium vanadate cathodes retain over 80% capacity after 600 cycles. This study establishes a closed‐loop framework of screening, providing a new pathway for metal battery systems.
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
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
lllllll发布了新的文献求助10
刚刚
蜘蛛发布了新的文献求助10
刚刚
wangqi发布了新的文献求助10
1秒前
共享精神应助raziel采纳,获得10
1秒前
1秒前
CCC发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
丘比特应助鲁文婷采纳,获得10
1秒前
VIole1完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
隐形便当发布了新的文献求助10
2秒前
xinxing发布了新的文献求助10
2秒前
cmc发布了新的文献求助10
3秒前
ff完成签到,获得积分10
3秒前
王林完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
杨枝甘露发布了新的文献求助10
4秒前
开心的小馒头完成签到,获得积分10
4秒前
杜晓倩发布了新的文献求助10
4秒前
木马木马完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
ailsa完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
CodeCraft应助maguodrgon采纳,获得30
6秒前
6秒前
6秒前
aaron完成签到,获得积分10
6秒前
luluw发布了新的文献求助10
7秒前
封夕发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
125发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
ZJ发布了新的文献求助10
7秒前
tejing1158发布了新的文献求助10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7762652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9307208
关于积分的说明 20299343
捐赠科研通 7347078
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3313589
关于科研通互助平台的介绍 2463569
邀请新用户注册赠送积分活动 2327823