The Organic Ligand Etching Method for Constructing In Situ Terraced Protective Layer Toward Stable Aqueous Zn Anode

阳极 原位 蚀刻(微加工) 材料科学 水溶液 化学工程 配体(生物化学) 图层(电子) 电极 纳米技术 化学 有机化学 物理化学 生物化学 工程类 受体
作者
Li Li,Hang Yang,Zeyu Yuan,Yicheng Tan,Yiming Zhang,Chenglin Miao,Duo Chen,Guangshe Li,Wei Han
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (52): e2305554-e2305554 被引量:40
标识
DOI:10.1002/smll.202305554
摘要

Abstract The stability of aqueous Zn‐ion batteries (AZIBs) is highly dependent on the reversibility of stripping/plating Zn anode. In this work, an organic ligand etching method is proposed to develop a series of in situ multifunctional protective layers on Zn anode. Particularly, the 0.02 m [Fe(CN) 6] 3− etching solutions can spontaneously etch the Zn anode, creating an in situ protective layer with unique terraced structure, which blocks the direct contact between the electrode and electrolyte and increases the area for Zn 2+ ions deposition. Interestingly, all elements in the organic ligands (i.e., C, N, Zn, and Fe) exhibit strong zincophilic, significantly promoting zinc deposition kinetics and enhancing 3D nucleation behavior to inhibit zinc dendrite growth. As a result, the etched Zn anode can provide as high a Coulombic efficiency of 99.6% over 1000 cycles and sustain over 400 h long‐term stability at a high current density of 10 mA cm −2 . As general validation, the small amount of metal cations additives (e.g., Ni 2+ , Mn 2+ , and Cu 2+ ) can accelerate the synthesis of artificial interface layers with 3D structures and also regulate zinc deposition behavior. This work provides a new idea from the perspective of etching solution selection for surface modification of Zn metal anode.
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