Triggering Zn2+ Unsaturated Hydration Structure via Hydrated Salt Electrolyte for High Voltage and Cycling Stable Rechargeable Aqueous Zn Battery

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作者
Huibo Yan,Songmei Li,Hongfei Xu,Hao Chen,Shubin Yang,Bin Li
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (31) 被引量:46
标识
DOI:10.1002/aenm.202201599
摘要

Abstract Ocean‐like free water in conventional aqueous electrolytes limits operating voltage and induces parasitic reactions in rechargeable Zn metal batteries (AZMBs). Herein, a hydrated salt electrolyte (HSE), which suppresses the presence of free water and triggers an unsaturated hydration structure (Zn(H 2 O) n 2+ , n < 6), is proposed to circumvent the parasitic reactions occurring on the zinc anode and cathode and elevate the decomposition voltage (to ≈2.55 V vs Zn 2+ /Zn). In a full cell with a transition metal oxide cathode, the parasitic reactions of dissolution and diffusion of discharge products are inhibited, and high discharge capacity retention above 80% at 500 mA g ‐1 and super‐stable Coulombic efficiency (average value ≈99.97%) are delivered. Moreover, when applied in a high‐voltage AZMB with zinc hexacyanoferrate cathode, the full cell yields an average output voltage above 1.8 V together with a 132.3 Wh kg ‐1 energy density at 10 mA g ‐1 and 1.78 V output voltage combining high energy density and power density (88.5 Wh kg ‐1 /106.2 W kg ‐1 ). The exceptional electrochemical performance of HSE indicates rosy prospects for the prevention of parasitic reactions in AZMBs, a key step on the road to further commercialization of AZMBs.
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