Enabling Targeted Zinc Growth via Interface Regulation Toward Binder Free and High Areal Capacity Zinc Metal Anode

材料科学 成核 阳极 化学工程 电镀 纳米技术 枝晶(数学) 纳米纤维 图层(电子) 电极 冶金 有机化学 化学 物理化学 几何学 数学 工程类
作者
Ruiyu Zhu,Xi Ren,Lei Wu,Liyan Tian,Xianghua Zhang,Y.H. Meng,Jun Zhou
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (28): e2503516-e2503516 被引量:12
标识
DOI:10.1002/adma.202503516
摘要

Owing to the low redox potential, abundant nature, and widespread availability, aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have attracted extensive investigation. Nevertheless, the commercialization of the batteries is severely hindered by negative side reactions, catastrophic dendrite growth, and uneven Zn2+ diffusion. Here, 3D self-assembled necklace-like nanofibers are developed by a simple electrospinning technique, in which SiO2@SiO2/C nanospheres are sequentially aligned on interconnected nitrogen/carbon networks (SSA/NCF) to achieve binder-free, high-performance, and dendrite-free growth of APLs. The design structure combines excellent interfacial ion transfer, corrosion resistance, and unique planar deposition regulation. The protective layer of SSA/NCF paper exhibits a high affinity for Zn2+, thereby reducing the nucleation barrier of Zn2+ and ensuring a more homogeneous Zn deposit. More importantly, this multifunctional interfacial layer induces preferential crystalline (101) oriented electroplating growth and promotes oriented dense Zn deposition. Consequently, the SSA/NCF paper layer endowed the cell with remarkable cycling stability, achieving an extended cycle life of 3000 h at 5 mA cm-2/1.25 mAh cm-2. This study offers novel insights into the development of high-performance zinc anodes.
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