Untangling the Role of Capping Agents in Manipulating Electrochemical Behaviors Toward Practical Aqueous Zinc‐Ion Batteries

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作者
Ruwei Chen,Yunpeng Zhong,Peie Jiang,Hao Tang,Fei Guo,Yuhang Dai,Jie Chen,Jingyi Wang,Jiyang Liu,Wei Song,Wei Zhang,Wei Zong,Fangjia Zhao,Jichao Zhang,Zhengxiao Guo,Xiaohui Wang,Guanjie He
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (46): e2412790-e2412790 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adma.202412790
摘要

Long-standing challenges including notorious side reactions at the Zn anode, low Zn anode utilization, and rapid cathode degradation at low current densities hinder the advancement of aqueous zinc-ion batteries (AZIBs). Inspired by the critical role of capping agents in nanomaterials synthesis and bulk crystal growth, a series of capping agents are employed to demonstrate their applicability in AZIBs. Here, it is shown that the preferential adsorption of capping agents on different Zn crystal planes, coordination between capping agents and Zn2+ ions, and interactions with metal oxide cathodes enable preferred Zn (002) deposition, water-deficient Zn2+ ion solvation structure, and a dynamic cathode-electrolyte interface. Benefiting from the multi-functional role of capping agents, dendrite-free Zn plating and stripping with an improved Coulombic efficiency of 99.2% and enhanced long-term cycling stability are realized. Remarkable capacity retention of 91% is achieved for cathodes after more than 500 cycles under a low current density of 200 mA g-1, marking one of the best cycling stabilities to date. This work provides a proof-of-concept of capping agents in manipulating electrochemical behaviors, which should inspire and pave a new avenue of research to address the challenges in practical energy storage beyond AZIBs.
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