Extremophile‐Inspired Hydroxyectoine Reconstructs Water Networks and Stabilizes Zinc Interfaces in Aqueous Zinc Batteries

电解质 法拉第效率 锌 材料科学 溶剂化 化学工程 电极 水溶液 氢 纳米技术 可逆氢电极 电化学
作者
Juanjuan Zhang,Zihao Zhong,Yang Wang,Yu Zhang,Kuan Hu,Shaojie Qu,Ruoyu Wu,Xiaorui li,Yanzhong Chen,Zhicong Liu,Chunsheng Liu,Dianzeng Jia,He Lin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e76007-e76007
标识
DOI:10.1002/smll.76007
摘要

ABSTRACT AZIBs are promising for large‑scale energy storage, yet their practical deployment is severely limited by H 2 evolution, interfacial corrosion, and dendritic Zn growth. Herein, inspired by the water‐regulation strategy of extremophiles, hydroxyectoine (HE), a natural solute with strong hydration capability, is introduced for the first time as a multifunctional electrolyte additive for AZIBs. HE enables a dual‐phase regulation strategy by simultaneously modulating the electrolyte hydrogen‐bonding network and stabilizing the zinc electrode interface. Experimental characterizations and theoretical calculations reveal that HE reconstructs the water hydrogen‐bonding environment, reduces free water activity, and participates in Zn 2+ solvation regulation, thereby suppressing parasitic hydrogen evolution and facilitating Zn 2+ desolvation. Meanwhile, HE preferentially interacts with the Zn surface and modifies the interfacial environment, promoting more uniform Zn deposition. Benefiting from these synergistic effects, the Zn||Zn symmetric cells deliver ultralong cycling stability over 7300 h at 5.0 mA cm −2 and achieve an accumulated plating capacity of 18.25 Ah cm −2 . Zn||Cu cells maintain a high average Coulombic efficiency of 99.73% over 1500 cycles, while Zn‐based full cells retain 70.86% of their initial capacity after 3000 cycles at 5.0 A g −1 . This bio‐inspired electrolyte design offers a robust route to durable, high‐performance AZIBs.
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