Biomass-derived polymer as a flexible “zincophilic–hydrophobic” solid electrolyte interphase layer to enable practical Zn metal anodes

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作者
Wenjian Chen,Yi Tan,Chengyue Guo,Xiaoyan Zhang,Xin He,Wei Kuang,Haofan Weng,He Du,Dan Huang,Yanping Huang,Jing Xu,Huibing He
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:669: 104-116 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.234
摘要

Aqueous zinc ion batteries (AZIBs) face significant challenges stemming from Zn dendrite growth and water-contact attack, primarily due to the lack of a well-designed solid electrolyte interphase (SEI) to safeguard the Zn anode. Herein, we report a bio-mass derived polymer of chitin on Zn anode (Zn@chitin) as a novel and robust artificial SEI layer to boost the Zn anode rechargeability. The polymeric chitin SEI layer features both zincophilic and hydrophobic characteristics to target the suppressed dendritic Zn formation as well as the water-induced side reactions, thus harvesting a dendrite-free and corrosion-resistant Zn anode. More importantly, this polymeric interphase layer is strong and flexible with accommodating the volume changes during repeated cycling. Based on these benefits, the Zn@chitin anode demonstrates prolonged cycling performance surpassing 1300 h under an ultra-large current density of 20 mA cm−2, and a long cycle life of 680 h with a record-high zinc utilization rate of 80 %. Besides, the assembled Zn@chitin/V2O5 full batteries reveal excellent capacity retention and rate performance under practical conditions, proving the reliability of our proposed strategy for industrial AZIBs. Our research offers valuable insights for constructing high-performance AZIBs, and simultaneously realizes the high-efficient use of cheap biomass from a "waste-to-wealth" concept.
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