Achieving Highly Stable Zn Anode via Regulating the Solvation Sheath Structure of Electrolyte with a Maltodextrin Additive

麦芽糊精 电解质 阳极 溶剂化 化学 化学工程 材料科学 色谱法 有机化学 物理化学 电极 离子 工程类 喷雾干燥
作者
Hao Sun,Hong‐Ming Chen,Zijin Liu,Dan Zhou
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (21): 9911-9920 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c01941
摘要

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) as a new category of energy storage system display a distinct prospect in achieving the aim of carbon neutrality on account of the features of desirable safety, abundant reserves, affordable cost, and low environmental impact. However, the Zn anode always suffers from water corrosion, interface side reactions, and dendritic growth, which greatly hinder its practical application in AZIBs. Herein, a simple and effective strategy is proposed to achieve stable Zn anode through using maltodextrin (MD) as an electrolyte additive. The MD additive is rich in polar functional groups, which can effectively enable the desolvation of Zn 2+ in electrolytes by removing H 2 O molecules from the solvated {Zn(H 2 O) 6 } 2+, inhibiting the occurrence of side reactions and dendritic growth. As a result, the Zn anode demonstrates long cycle-life (2100 h at 1 mA cm –2, 1 mAh cm –1, 1200 h at 2 mA cm –2, 2 mAh cm –1 ) and enhanced Coulombic efficiency [99.7% upon 600 cycles (1200 h) at 1 mA cm –2, 1 mAh cm –1 ]. In addition, a full cell with sodium vanadate as the cathode is assembled, which shows a high reversible capacity of 166.6 mAh g –1 over 1100 cycles at 2 A g –1 . This exploration develops a promising alternative to achieve high-performance AZIBs using effective and low-cost electrolyte additives.
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