Fluorinated Interface Engineering toward Controllable Zinc Deposition and Rapid Cation Migration of Aqueous Zn‐Ion Batteries

过电位 氟化物 电化学 电解质 阳极 无机化学 材料科学 水溶液 极化(电化学) 化学工程 电极 锌 化学 冶金 有机化学 物理化学 工程类
作者
Yuge Feng,Yaoda Wang,Lin Sun,Kaiqiang Zhang,Junchuan Liang,Mengfei Zhu,Zuoxiu Tie,Zhong Jin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (39): e2302650-e2302650 被引量:75
标识
DOI:10.1002/smll.202302650
摘要

Abstract Metallic zinc (Zn) is a highly promising anode material for aqueous energy storage systems due to its low redox potential, high theoretical capacity, and low cost. However, rampant dendrites/by‐products and torpid Zn 2+ transfer kinetics at electrode/electrolyte interface severely threaten the cycling stability, which deteriorate the electrochemical performance of Zn‐ion batteries. Herein, an interfacial engineering strategy to construct alkaline earth fluoride modified metal Zn electrodes with long lifespan and high capacity retention is reported. The compact fluoride layer is revealed to guide uniform Zn stripping/plating and accelerate the transfer/diffusion of Zn 2+ via Maxwell‐Wagner polarization. A series of in situ and ex situ spectroscopic studies verified that the fluoride layer can guide uniform Zn stripping/plating. Electrochemical kinetics analyses reveal that positive effect on the removal of Zn 2+ solvation sheath provided by fluoride layer. Meanwhile, this fluoride coating layer can act as a barrier between the Zn electrode and electrolyte, providing a high electrode overpotential toward hydrogen evolution reaction to hold back H 2 evolution. Consequently, the fluoride‐modified Zn anode exhibited a capacity retention of 88.2% after 4000 cycles under10 A g −1 . This work opens up a new path to interface engineering for propelling the exploration of advanced rechargeable aqueous Zn‐ion batteries.
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